SK하이닉스가 초고성능 AI용 메모리 신제품인 HBM4 개발을 성공적으로 마무리하고, 양산 체제를 세계 최초로 구축했다고 12일 밝혔다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 높인 제품으로, HBM4는 개발 순서상 6세대로 분류된다.

SK하이닉스는 최근 AI 수요와 데이터 처리량이 폭발적으로 늘어나면서 더 빠른 시스템 속도를 구현하기 위한 고대역폭 메모리 수요가 급증하고 있다고 밝혔다.

또 데이터센터의 전력 소모가 크기 때문에 이를 줄이기 위한 메모리 전력 효율이 높은 HBM4의 필요성이 커지고 있다는 설명이다.

새롭게 양산 체제를 갖춘 HBM4는 이전 세대보다 2배 늘어난 2048개의 데이터 전송 통로(I/O)를 적용해 대역폭을 2배로 확대하고 전력 효율은 40% 이상 끌어올렸다.

HBM의 대역폭은 패키지 1개가 초당 처리할 수 있는 총 데이터 용량으로, SK하이닉스는 HBM4를 고객 시스템에 도입 시 AI 서비스 성능이 최대 69% 향상된다.

특히 데이터 병목 현상을 근본적으로 해소하는 동시에 데이터센터 전력 비용도 크게 줄일 수 있다는 기대다.

아울러 SK하이닉스는 자사의 HBM4가 10Gbps(초당 10기가비트) 이상의 동작 속도를 구현해, 국제 HBM4의 표준 동작 속도인 8Gbps보다 빠르다고 밝혔다.

끝으로 HBM4 개발 과정에서 자체적인 어드밴스드 ‘MR-MUF’ 공정과 10나노급 5세대 D램 기술을 적용해 양산 과정의 리스크도 최소화했다.

SK하이닉스 관계자는 “HBM4 개발 완료는 업계에 새로운 이정표가 될 것이며, 새로운 AI 시대를 견인할 것으로 기대한다”라고 말했다.

이어 “고객이 요구하는 성능과 신뢰성을 충족하는 제품을 신속히 공급해 AI 메모리 시장에서의 경쟁 우위를 확보하겠다”라는 포부를 밝혔다.

SK하이닉스의 차세대 D램 HBM4 [SK하이닉스 제공]

한편 글로벌 경쟁사들도 HBM4 개발에 박차를 가하고 있다.

먼저 마이크론은 지난 6월 36GB HBM4 샘플을 주요 고객사에 제공했으며, 내년부터 대량 양산하는 것이 목표다.

삼성전자는 연내 HBM4 개발 완료를 목표로 하지만, 수율 문제 등 일부 리스크가 거론되는 분위기다.

현재 시장 점유율은 지난해 기준 SK하이닉스가 46%에서 52% 수준으로 가장 앞서 있으며, 삼성전자가 42~45%, 마이크론이 4~6%로 추정된다.

HBM4는 대규모 언어모델(LLM)과 생성형 AI 연산에 필수적인 GPU·AI ASIC 등 고성능 컴퓨팅 가속기에 주로 채택되고 있다.

SK하이닉스의 HBM4가 기존 대비 40% 이상 전력 효율을 개선한다면, 대규모 서버를 운용하는 데이터센터의 경우 연간 수백억 원에서 수천억 원의 운영비를 절감하는 것도 가능하다.

아울러 차세대 HBM4의 경쟁력에는 공정도 꼽히는데, 대표적으로는 적층된 DRAM 칩 사이를 고온에서 일괄 접합·보호하는 ‘어드밴스드 MR-MUF’이 있다.

해당 공정을 거친 칩은 변형이 억제되고 열을 주위로 전달하는 성능이 36%이상 높아진다.

SK하이닉스는 단일 제품 경쟁을 넘어 D램, 낸드플래시 등 더 다양한 분야에서 경쟁하는 ‘풀 스택 AI 메모리 프로바이더’가 되겠다는 전략을 내세우고 있다.