로이터 “삼성전자 HBM3, 엔비디아 품질 테스트 통과”
다음달부터 공급…HBM3E도 조만간 품질 검증 받을 듯
삼성전자, 엔비디아에 납품 시 HBM 주도권 확보 전망

AI(인공지능) 시대 핵심 메모리인 HBM(고대역폭메모리)을 둘러싸고 주도권 경쟁이 날로 치열해지고 있는 가운데, 삼성전자의 4세대 HBM ‘HBM3’가 엔비디아의 품질 테스트를 통과했다. 삼성이 마침내 AI 반도체 공룡인 엔비디아에 HBM을 납품하면서 업계의 주목을 한몸에 받게 된 것이다.

삼성의 이번 HBM3 공급을 계기로 첨단 AI 메모리인 5세대 HBM ‘HBM3E’도 조만간 엔비디아의 품질 테스트를 통과할 것이란 기대가 높아지고 있다. 이르면 올 하반기 HBM3E를 엔비디아에 납품할 것으로 관측되면서, HBM 패권을 빼앗긴 위한 삼성전자가 글로벌 시장 선두를 탈환하고 자존심을 회복할 수 있을지 이목이 집중된다.

24일 업계에 따르면 로이터 통신은 복수의 소식통을 인용해 “삼성전자가 엔비디아에 HBM3를 납품하기 위한 품질 테스트를 처음으로 통과했다”고 보도했다.

이로써 삼성은 그간 인연을 맺지 못했던 엔비디아에 HBM3를 공급하게 됐다. 그간 삼성전자는 글로벌 메모리 반도체 업체 중 유일하게 엔비디아에 HBM을 납품하지 못했다. 로이터는 소식통을 인용해 “삼성전자가 이르면 다음달 엔비디아에 HBM3 납품을 시작할 것이다”고 내다 봤다.

다만 삼성의 HBM3는 엔비디아가 미국의 대중 수출 규제에 따라 중국 시장용으로 개발한 저사양 GPU(그래픽처리장치) ‘H20’에 사용될 것으로 전해졌다.

로이터는 “엔비디아가 삼성전자의 HBM3를 다른 AI 반도체에도 사용할지, 혹은 이를 위해 추가적인 품질 테스트를 통과해야 할지 등은 현재 명확하지 않다”고 밝혔다.

이와 관련해 삼성전자측은 “고객사 관련 사안은 확인해 줄 수 없다”는 입장이다.

비록 저사양 AI 칩이기는 하지만 삼성이 엔비디아에 HBM을 납품하게 됐다는 사실 만으로도 고무적이라 할 수 있다. 삼성전자가 엔비디아로부터 4세대 HBM인 HBM3의 품질을 검증 받은 만큼 5세대 HBM인 HBM3E도 머지않아 품질 테스트를 통과할 것으로 기대되고 있다.

실제로 업계 안팎에선 삼성 HBM3E가 곧 엔비디아의 품질 테스트를 통과할 것이라는 낙관론이 제기되고 있다.

시장조사업체 트렌드포스는 “삼성의 공급망 파트너 중 일부는 최근 (HBM과 관련해) 가능한 한 빨리 주문하고 용량을 예약하라는 정보를 받은 것으로 알려졌다”고 밝혔다. 이어 “이는 삼성전자가 올 하반기에 원활하게 HBM 출하를 시작할 수 있다는 의미”라고 덧붙였다.

앞서 이달 초 업계에서는 삼성전자가 HBM3E 제품에 대한 PRA(Production Readiness Approval)를 완료하고, 양산을 앞두고 있다는 소식이 전해진 바 있다. PRA는 삼성전자 내부 검증 절차로, 통상 양산 직전 단계로 간주된다.

이뿐만 아니다. 최근 삼성전자의 공급망에 포함된 일부 대만 업체들은 삼성 HBM3E가 곧 엔비디아의 품질 테스트를 통과할 것이라는 관측을 잇따라 내놓기도 했다.

이들 공급망 업체의 주장이 사실이라면 삼성은 HBM3에 이어 HBM3E도 조만간 납품할 수 있을 것으로 점쳐진다.

앞서 삼성은 엔비디아 품질 테스트를 통과하지 못했다는 소식으로 홍역을 치른 바 있다. 지난 5월 로이터 통신은 복수의 소식통을 인용해 “삼성전자의 HBM3E 8단·12단 제품이 발열 등 문제로 인해 엔비디아의 품질 테스트를 통과하지 못했다”고 보도했다. 이에 대해, 삼성전자는 입장문을 내고 “다양한 글로벌 파트너들과 HBM 공급을 위한 테스트를 순조롭게 진행 중이다”며 반박했다.

삼성의 해명에도 불구하고 업계의 의심이 해소되지 않자 젠슨 황 엔비디아 CEO(최고경영자)가 직접 나서 해당 보도를 부정하기도 했다.

황 CEO는 올 6월 대만 타이베이 그랜드 하이라이 호텔에서 열린 ‘컴퓨텍스 2024’ 기자 간담회에서 삼성전자 HBM이 발열 등 문제로 엔비디아의 테스트를 통과하지 못했다는 외신 보도와 관련해 “그런 이유로 실패한 것이 아니다”며 “보도는 아무것도 아니다”고 말했다. 그는 “어제까지도 테스트를 진행 중이었다”며 “삼성과는 작업이 잘 진행되고 있고, 아직 테스트는 끝나지 않았다”고 강조했다.

그러나 이번에 삼성의 HBM3가 엔비디아의 품질 테스트를 통과하고, HBM3E의 경우 곧 품질을 검증 받게 될 것이라는 장밋빛 전망이 제기되면서, 삼성전자의 글로벌 HBM 시장 공략에 더욱 탄력이 붙을 것이란 관측이 힘을 얻고 있다.

실제로 삼성전자는 세계 HBM 시장 1위를 탈환하기 위해 HBM 역량 제고에 박차를 가하고 있다.

삼성은 올 4월부터 D램을 8단으로 적층한 HBM3E 8단 제품을 양산하기 시작했다. HBM3E 12단 제품은 양산 직전 단계까지 진행된 것으로 알려졌다.

김경륜 삼성전자 메모리사업부 상품기획실 상무는 “D램을 8단으로 적층한 HBM3E 8단 제품은 올 4월부터 양산에 들어갔다”며 “업계 내 고용량 제품에 대한 고객 니즈 증가에 발맞춰 업계 최초로 개발한 12단 제품도 조만간 양산할 예정으로, 램프업(생산량 확대) 또한 가속화할 계획이다”고 확인했다.

특히 HBM3E 12단 제품에 이목이 쏠리고 있다. 삼성전자는 올 4월 24Gb D램 칩을 TSV(실리콘관통전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다.

TSV는 수천개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술이다. 삼성은 이 기술을 기반으로 3GB 용량인 24Gb D램 12개를 수직으로 쌓아 현존 최대 용량을 구현하는 데 성공했다.

삼성의 HBM3E 12H는 AI 서비스 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 최근 추세 속에서 최고의 솔루션이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 해당 제품을 활용할 경우 GPU 사용량이 줄어 총 소유 비용(TCO)을 절감할 수 있다는 게 삼성전자의 설명이다.

일례로 서버 시스템에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때보다 AI 학습 훈련 속도를 평균 34% 개선할 수 있다. 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능하다.

HBM3E 12단 제품을 엔비디아에 납품하게 된다면 삼성전자는 HBM 패권 다툼에서 경쟁 우위를 점할 수 있다. HBM3E 12단 제품은 아직 엔비디아에 공급된 사례가 없다. 삼성은 HBM3E 12H의 품질 테스트를 올 4분기 내 완료하는 것을 목표 삼은 것으로 알려졌다.

송재혁 삼성전자 DS(디바이스솔루션) 부문 CTO(최고기술책임자) 겸 반도체연구소장 사장은 이달 3일 ‘나노코리아 2024’에서 HBM 품질 테스트와 관련해 “열심히 하고 있다”며 “좋은 결과가 있을 것이다”고 밝혔다.

삼성이 HBM3에 이어 HBM3E까지 엔비디아에 납품하게 되면 글로벌 HBM 시장에 대대적인 지각 변동이 일어날 것으로 점쳐진다. SK하이닉스에 빼앗긴 세계 HBM 시장 1위 자리를 탈환하고, 차세대 HBM 역량을 토대로 시장 선도적 지위를 구축할 수 있을 것이란 분석이다.

업계 관계자는 “HBM 수요가 폭발적으로 늘고 있는 가운데 앞으로 얼마나 많은 물량을 고객사에 납품할 수 있는지가 글로벌 시장의 화두로 떠오를 것이다”며 “삼성전자의 생산 능력이 SK하이닉스보다 더 큰 만큼 삼성이 엔비디아에 본격적으로 공급하게 되면 전 세계 HBM 시장의 판도가 달라질 것이다”고 말했다.

이를 위해, 삼성전자는 최근 HBM 개발팀을 신설하는 등 HBM 기술 리더십 강화에 박차를 가하고 있다.

2015년부터 메모리사업부 내에서 HBM 개발 조직을 운영해 온 삼성은 새롭게 만든 HBM 개발팀을 중심으로 HBM3와 HBM3E뿐 아니라 6세대 HBM인 ‘HBM4’ 기술 개발에 집중한다는 구상이다.

또 삼성은 HBM 등 차세대 D램 솔루션 제품 컨트롤러 개발·검증 등 800여 개 직무를 대상으로 경력 사원 채용에 나서기도 했다.

올 5월엔 반도체 사업 수장을 전영현 삼성전자 DS(디바이스솔루션) 부문 부회장으로 전격 교체하는 등 초격차 경쟁력 확보를 위한 분위기 쇄신에도 나섰다.

전 부회장은 취임사를 통해 “반도체 사업이 과거와 비교해 매우 어려운 상황이라는 것을 절감하고 있다”며 “새로운 각오로 상황을 더욱 냉철하게 분석해 어려움을 극복할 방안을 반드시 찾겠다”고 강조했다.

[CEO스코어데일리 / 오창영 기자 / dongl@ceoscore.co.kr]