삼성전자 HBM4 제품 사진. [삼성전자]

삼성전자가 차세대 고대역폭메모리(HBM)인 HBM4를 세계 최초로 양산·출하하며, AI 반도체 시대 핵심 메모리 시장 선점에 나섰다. 기존 표준을 크게 상회하는 성능과 전력 효율 개선, 공급 안정성 확보 전략을 앞세워 AI·데이터센터 수요 확대 국면에서 주도권을 강화하겠다는 구상이다.

JEDEC 기준 46% 상회...‘성능 한계’ 다시 썼다

삼성전자는 HBM4 개발 초기부터 국제반도체표준기구 JEDEC 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고 개발을 추진했다. 이번 제품에는 10나노급 6세대‘1c D램’과 파운드리 4나노 공정을 적용해 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 성능을 확보했다.

HBM4의 동작 속도는 11.7Gbps로, JEDEC 표준(8Gbps)을 약 46% 상회한다. 이는 전작 HBM3E(최대 9.6Gbps) 대비 약 1.22배 향상된 수치이며, 최대 13Gbps까지 구현이 가능하다.

단일 스택 기준 메모리 대역폭은 최대 3.3TB/s로, 전작 대비 약 2.7배 향상됐다. 이는 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 넘어선 성능이다.

적층 구조는 12단 기준 24~36GB 용량을 제공하며, 16단 적층 기술 적용 시 최대 48GB까지 확장할 계획이다.

AI 모델 대형화로 급증하는 데이터 병목 현상을 완화할 수 있는 기술적 기반을 마련했다는 평가다.

전력 효율 40% 개선...데이터센터 비용 절감 기대

HBM4는 데이터 전송 I/O 핀이 1024개에서 2048개로 확대되며 전력·발열 관리가 핵심 과제로 떠올랐다. 삼성전자는 코어 다이 저전력 설계와 TSV 저전압 설계(1.1V→0.75V)를 적용해 TSV 구동 전력을 약 50% 절감했다.

또 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 전 세대 대비 에너지 효율을 약 40% 개선했으며, 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상시켰다.

이에 따라 GPU 연산 성능 극대화는 물론, 서버·데이터센터 단위의 전력 소모와 냉각 비용 절감 효과도 기대된다.

AI 인프라 투자 경쟁이 본격화되는 상황에서 전력 효율 개선은 단순 성능을 넘어 ‘총소유비용(TCO)’ 경쟁력과 직결된다는 점에서 의미가 있다.

삼성전자 HBM4 양산 출하 모습.

‘원스톱 솔루션’ 기반 공급 안정성...매출 3배 전망

삼성전자는 로직·메모리·파운드리·패키징을 아우르는 IDM(Integrated Device Manufacturer, 종합반도체기업) 체제를 바탕으로 HBM4를 공급한다. 특히 자체 파운드리 공정과 HBM 설계 간 DTCO(Design Technology Co-Optimization) 협업을 통해 품질과 수율을 동시에 확보한다는 전략이다.

선단 패키징 역량을 자체 보유해 공급망 리스크를 최소화하고 생산 리드타임을 단축할 수 있다는 점도 강조했다.

글로벌 주요 GPU(그래픽처리장치) 및 차세대 ASIC(주문형 반도체) 기반 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청이 이어지고 있으며, 삼성전자는 2026년 HBM 매출이 2025년 대비 3배 이상 증가할 것으로 전망하고 있다.

또 업계 최대 수준의 DRAM 생산능력과 선제적 인프라 투자로 확보한 클린룸을 기반으로 수요 확대 시 단기간 대응 가능한 생산 역량을 갖췄다고 밝혔다.

HBM4E·Custom HBM로 확장...‘맞춤형 AI 메모리’ 시대 대비

삼성전자는 HBM4 후속 제품인 HBM4E를 2026년 하반기 샘플 출하할 계획이며, 2027년부터는 고객 맞춤형 ‘Custom HBM’ 샘플링도 순차 진행할 예정이다.

Custom HBM은 AI 가속기·GPU 아키텍처에 맞춰 용량·속도·전력 특성을 최적화한 제품으로, 표준 제품 대비 연산 효율을 극대화할 수 있는 것이 특징이다.

이번 HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반 품질과 공급 안정성은 향후 고부가 제품 전환의 핵심 경쟁 요소가 될 전망이다.

HBM은 AI 가속기와 GPU 성능을 좌우하는 핵심 메모리로, 글로벌 빅테크의 AI 인프라 투자 확대와 맞물려 전략적 중요성이 급격히 높아지고 있다.

삼성전자의 이번 HBM4 양산은 ▲최선단 공정 선제 도입 ▲성능·전력 효율 동시 개선 ▲IDM 기반 공급 안정성 확보라는 세 축을 통해 기술력과 생산 역량을 동시에 부각했다는 점에서 의미가 있다.

AI 반도체 주도권 경쟁이 심화되는 가운데, 메모리·파운드리·패키징 통합 역량을 앞세운 삼성전자의 HBM4가 글로벌 AI 생태계에서 어떤 점유율 변화를 만들어낼지 주목된다.

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