삼성과 SK하이닉스가 점유율 90%인 HBM 시장

HBM이란?

HBM은 High Bandwidth Memory의 약자로, 여러 개의 D램을 수직으로 연결하여 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품입니다. HBM은 인공지능(AI) 반도체에 탑재되는 필수 메모리로, 삼성전자와 SK하이닉스가 대규모 투자를 예고했습니다. 엔비디아, AMD, 인텔 등 주요 AI 반도체 기업 경쟁에 메모리 업계까지 뜨겁게 달궈지는 모양새다. 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM 시장 대부분을 차지하고 있습니다.

AMD HBM

 

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HBM 작동원리

3D 스택형 메모리 기술을 기반으로 한 고속 컴퓨터 메모리 인터페이스입니다. CPU 또는 GPU와 같은 처리 장치와 연결되어 빠른 데이터 전송을 가능하게 합니다.

 

GDDR5, HBM

HBM의 동작 원리는 다음과 같습니다. 먼저, 메모리 칩들은 적층된 형태로 시스템 보드 상에 배치됩니다. 각각의 메모리 칩은 전용 통신 채널을 통해 서로 연결되어 있습니다. 이 연결은 TSV (Through-Silicon Via)라는 기술을 사용하여 이루어집니다. TSV는 실리콘 칩 안으로 구멍을 뚫고, 그 구멍을 통해 전기 신호와 데이터를 전송하는 기능을 제공합니다.

 

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HBM은 TSV 기술을 활용하여 데이터를 수직 방향으로 메모리 층을 통해 전송함으로써 데이터 전송 거리를 최소화하고 대역폭을 크게 확보할 수 있습니다. 이를 통해 HBM은 뛰어난 성능을 제공합니다. 더불어, HBM은 각각의 메모리 칩에 독립적인 데이터 버스를 사용합니다. 이는 병렬적인 데이터 전송을 가능하게 하여 전체적인 처리량을 증가시킵니다. 이렇게 수직으로 적층된 메모리 칩과 TSV 기술을 통해 HBM 메모리는 뛰어난 대역폭과 빠른 전송 속도를 제공합니다.

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HBM과 다른 메모리의 차이점

HBM (High Bandwidth Memory)은 기존 메모리 기술과 다르게 여러 개의 메모리 칩을 수직적으로 쌓아 공간을 효율적으로 활용하는 3D 스택형 메모리 기술입니다. 이러한 구조는 짧은 거리를 통해 데이터 전송이 가능하게 되어 전력 소비가 줄어들고, 대역폭이 높아집니다. 예를 들어, CPU의 시스템 메모리로 주로 이용하는 DDR5 메모리가 64bit, 주로 GPU와 함께 조합하는 GDDR6 메모리가 384bit 버스 인터페이스(데이터 통로)를 가진 반면, HBM은 1024bit 인터페이스가 기본 사양일 정도라 훨씬 높은 대역폭을 확보할 수 있습니다. 전력 효율 역시 기존 메모리 대비 뛰어납니다.

 

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삼성과 SK하이닉스

삼성전자와 SK하이닉스는 HBM (High Bandwidth Memory) 분야에서 잘 나갈 수 있는 이유로 다음과 같은 것들이 있습니다.

 

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1. HBM의 주요 수요처인 AI 시장의 성장세

HBM은 데이터 처리 속도를 대폭 강화한 고성능 D램으로, 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램에 비해 데이터 처리 속도를 대폭 끌어올렸습니다. 현재 HBM의 주 수요처는 AI 시장입니다. AI를 구동하기 위해서는 기존 D램에 비해 빠른 연산 속도를 가진 반도체가 필요합니다. HBM의 성장 가능성은 AI 시장의 성장세와 비례합니다. 시장조사업체 프리시던스 리서치 (Precedence Research)는 AI 시장이 지난해 1198억달러 (약 158조원)에서 연평균 38.1% 성장해 오는 2030년 1조5910억달러 (약 2102조원)까지 성장할 것이라고 내다봤습니다.

2. 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 기술 개발

삼성전자와 SK하이닉스는 모두 HBM 기술 개발에 많은 투자를 하고 있습니다. SK하이닉스는 2013년 1세대 HBM을 세계 최초로 개발한 데 이어 2021년 4세대 HBM 제품인 HBM3를 세계 최초로 개발했습니다. 지난 4월에는 세계 최초로 D램 단품 칩 12개를 수직으로 적층한 24기가바이트 (GB) HBM3 신제품을 개발하는 데 성공했습니다. 삼성전자 역시 HBM 사업에 힘을 싣고 있습니다. 삼성전자는 업계 최고 6.4Gbps (초당 기가비트)의 성능과 초저전력을 기반으로 하는 HBM3 16GB와 12단 24GB 제품 샘플을 출하 중이며 이미 양산 준비를 완료했습니다.

 

HBM 글로벌 시장 점유율

3. 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 시장 점유율

삼성전자와 SK하이닉스는 현재 HBM 시장에서 각각 높은 점유율을 차지하고 있습니다. 대만 시장조사기관 트렌드포스에 따르면, 지난해 글로벌 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스가 50%, 삼성전자가 40%, 마이크론이 10%를 차지한 것으로 추정됩니다. 이들 두 회사는 HBM 시장의 대부분을 차지하고 있습니다.