인공지능(AI) 인기에 편승해 올해 고대역폭 메모리(HBM) 수요가 폭발적으로 증가하면서 글로벌 메모리 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중이 올해 20%까지 증가할 것으로 전망됐다. 특히 HBM 생산에서 앞서고 있는 SK하이닉스는 5세대 제품인 HBM3E를 세계 최초로 양산해 이달 말부터 공급을 시작한다. SK하이닉스에 비해 한 발 늦은 삼성전자는 상반기 양산을 시작해 공급을 늘리며 연말에는 SK하이닉스를 따라잡겠다는 목표다.

시장조사업체 트렌드포스는 19일 2022년 800억달러, 2023년 518억달러였던 D램 업계 매출이 올해는 842억달러까지 증가할 것으로 전망했다. 또한 전체 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중 역시 2022년 2.6%, 2023년 8.4%에서 올해 20.1%로 상승할 것으로 예상했다.

트렌드포스는 “HBM의 높은 평균판매단가(ASP)와 수익성 때문에 메모리 부문에서 많은 투자가 이뤄졌다”며 “올해 HBM의 연간 비트그로스(비트 단위로 환산한 생산량 증가율)는 260%에 이를 것”이라고 전망했다.

현재 HBM 시장을 주도하고 있는 SK하이닉스는 이날 초고성능 AI용 메모리 신제품인 HBM3E를 세계 최초로 양산해 3월 말부터 제품 공급을 시작한다고 밝혔다. SK하이닉스가 지난해 8월 HBM3E 개발을 알린 지 7개월 만에 이룬 성과다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가, 고성능 메모리 제품이다. HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발됐다.  

엄청난 양의 데이터를 빠르게 처리해야 하는 AI 시스템을 구현하기 위해서는 수많은 AI 프로세서와 메모리를 다중 연결하는 식으로 반도체 패키지가 구성되어야 한다. 현재 글로벌 빅테크 기업들은 AI 반도체 성능에 대한 요구 수준을 계속 높여가고 있고, HBM3E는 이를 충족시켜줄 현존 최적의 제품이다.

SK하이닉스는 “당사는 HBM3에 이어 현존 D램 최고 성능이 구현된 HBM3E 역시 가장 먼저 고객에 공급하게 됐다”며 “HBM3E 양산도 성공적으로 진행해 AI 메모리 시장에서의 경쟁우위를 이어 가겠다”고 했다.

이어 “HBM3E는 속도와 발열 제어 등 AI 메모리에 요구되는 모든 부문에서 세계 최고 성능을 갖췄다”면서 “우리가 개발한 HBM3E는초당 최대 1.18TB(테라바이트)의 데이터를 처리한다. 이는 FHD급 영화(5GB) 230편 분량을 1초 만에 처리하는 수준”이라고 했다.

하지만 삼성전자도 고객사에 HBM3E 샘플 공급을 시작하면서 상반기 내로 HBM3E 양산을 시작할 계획이다. 삼성전자의 HBM3E는 12H(12단 적층)로 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공해 성능과 용량 모두 전작인 HBM3 8H(8단 적층) 대비 50% 이상 개선된 제품이다.

삼성전자 측은 “성능과 용량이 증가한 이번 제품을 사용할 경우 GPU 사용량이 줄어 기업들이 총 소유 비용을 절감할 수 있는 등 리소스 관리를 유연하게 할 수 있는 것도 큰 장점”이라며 “서버 시스템에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때 보다 평균 34% AI 학습 훈련 속도 향상이 가능하며, 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능할 것으로 기대된다”고 했다.

미국 마이크론 역시 현재 HBM3E 양산을 시작해 제품을 올해 2분기 엔비디아에 공급할 계획이다.

트렌드포스는 지난해 웨이퍼 기준 HBM 생산능력(캐파)을 삼성전자와 SK하이닉스 각각 월 4만5000장, 마이크론 월 3000장으로 집계했다. 이어 올해는 삼성전자 월 13만장, SK하이닉스 월 12만∼12만5000장, 마이크론 월 2만장 수준으로 각각 늘어날 것으로 예상했다.