[정보통신신문=서유덕기자]

삼성전자가 업계 최초로 36기가바이트(GB) 용량의 5세대 HBM(HBM3E)인 12단 적층(12H) D램 개발에 성공, 고용량 고대역메모리(HBM) 시장 선점에 나선다.

삼성전자는 24기가비트(Gb) D램 칩을 실리콘 관통 전극(TSV) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다. TSV는 수천개의 미세한 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술로, 고집적 반도체 칩 제작을 위한 초다층 적층의 핵심 기술로 여겨진다.

HBM3E 12H는 1024개의 입출력 통로(I/O)에서 초당 최대 10Gb의 속도를 지원해 총 초당 최대 1280GB의 데이터를 처리할 수 있다. 이는 30GB 용량의 UHD 영화 40여편을 내려받을 수 있는 속도다.

저장 용량 또한 현존 최대인 36GB를 제공한다. 이로써 성능과 용량 모두 전작인 4세대 HBM(HBM3) 8H 대비 50% 이상 개선됐다.

삼성전자는 보다 고도화된 열압착 비전도성 접착 필름(Advanced TC NCF) 기술로 12H 제품을 8H 제품과 동일한 높이로 구현해 HBM 패키지 규격을 만족시켰다.

이 기술을 적용하면 HBM 적층수가 증가하고, 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 휘어짐 현상을 최소화 할 수 있어 고단 적층 확장에 유리하다.

삼성전자는 NCF 소재 두께도 지속적으로 낮춰 업계 최소 칩간 간격인 7마이크로미터(㎛)를 구현했다. 이를 통해 HBM3 8H 대비 20% 이상 향상된 수직 집적도를 실현했다.

특히, 칩 사이를 전기적으로 연결하는 전도성 돌기인 범프를 접합하는 공정에서는 신호 특성이 필요한 곳에 작은 범프를, 열 방출 특성이 필요한 곳에 큰 범프를 적용했다. 이를 통해 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 개선했다.

한편, 삼성전자가 개발에 성공한 HBM3E 12H는 인공지능(AI) 서비스의 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 상황 속에서 보다 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

특히, 성능과 용량이 증가한 이번 제품을 사용할 경우 GPU 사용량이 줄어 기업들이 총 소유 비용(TCO)을 절감할 수 있는 등 리소스 관리를 유연하게 할 수 있다는 게 삼성전자 측의 설명이다.

예를 들어, 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 보인다.

배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 부사장은 “삼성전자는 AI 서비스를 제공하는 고객사의 고용량 솔루션 니즈에 부합하는 혁신 제품 개발에 힘쓰고 있다”며 “앞으로 HBM 고단 적층을 위한 기술 개발에 주력하는 등 고용량 HBM 시장을 선도하고 개척해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 HBM3E 12H의 샘플을 고객사에게 제공하기 시작했으며 상반기 양산할 예정이다.

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