삼성 HBM4, 엔비디아 '합격'! SK하이닉스와 경쟁 구도 분석

 

 

• 1. HBM4란? : AI 혁신의 핵심 메모리
• 2. 삼성전자, HBM4 기술 개발의 배경
• 3. 삼성 HBM4, 엔비디아 품질 인증 '합격의 의미'
• 4. SK하이닉스와의 기술·수율 경쟁
• 5. 1c D램 공정과 ‘초격차’ 전략
• 6. 수율, 신뢰성, 양산 계획의 현주소
• 7. 시장 판도 변화와 투자 관점
• 8. 앞으로의 전망과 핵심 이슈
• 9. 결론

1. HBM4란? : AI 혁신의 핵심 메모리

HBM4(High Bandwidth Memory 4)
는 데이터 처리 속도와 대역폭, 전력 효율 면에서 기존 메모리 대비 획기적으로 진보한 4세대 고대역폭 메모리입니다. HBM4의 가장 큰 특징은 12~24단 이상의 DRAM을 수직 적층(TSV, 실리콘 관통 전극)해 만든 기술로, AI 반도체가 요구하는 대용량 및 초고속 데이터 전송을 가능하게 합니다.

기존 HBM3E 제품이 대략 819GB/s 정도의 대역폭을 제공하는 데 반해, HBM4는 이 수치를 2배 이상 끌어올리며, 연산 집약적인 AI, 머신러닝 모델의 처리 능력을 극적으로 높여줍니다. 또한, 각 단에 새롭게 적용된 절연·전력 분배 구조, 미세공정(DRAM 1c/1b) 도입 등으로 기존보다 발열과 전력 소모를 크게 낮췄습니다.
“HBM4는 인공지능 시대의 서버와 가속기, 초고성능 컴퓨팅(HPC), 클라우드, 데이터센터의 필수 부품으로 자리 잡았습니다.”
실제로 엔비디아, AMD, 구글 등 글로벌 AI 칩 리더들은 앞으로 출시되는 차세대 GPU와 가속기의 기본 메모리로 HBM4 탑재를 표준화하고 있으며, 이에 따라 HBM4 공급 업체 간의 기술 경쟁이 극도로 격화되고 있습니다.

 

2. 삼성전자, HBM4 기술 개발의 배경

삼성전자는 2023~2024년 HBM3E 시기까지 SK하이닉스에 품질과 수율 측면에서 경쟁에서 다소 밀렸습니다. 하지만 이 경험을 교훈 삼아, 세계에서 가장 먼저 1c(6세대 10나노급) DRAM 공정을 HBM4에 강력하게 접목하며 반전을 노리고 있습니다.

4차 산업혁명, AI/클라우드 서비스 확산의 흐름 속에서, 메모리의 역할이 단순 저장을 넘어 AI 칩의 연산·처리 능력을 좌우하는 구조적 변화가 생겼기 때문이죠. 이 때문에 삼성은 최첨단 설계(중앙 배선층 혁신), 자사의 파운드리-메모리 통합 패키징, 맞춤 고객 대응 역량을 집중적으로 키우고 있습니다.

2025년 7월 현재, 삼성은 평택 P4 신규 클린룸을 중심으로 HBM4 대량양산 체제를 구축하고, 세계 주요 AI 반도체 고객사별로 수십종의 맞춤 HBM4 시제품을 제공하고 있습니다.

 

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3. 삼성 HBM4, 엔비디아 품질 인증 '합격의 의미'

삼성전자가 엔비디아의 '루빈' GPU, AMD의 MI400 AI 가속기 등 대형 고객사의 퀄 테스트(Qual Test, 품질인증)을 첫 통과했다는 점에는 큼직한 의미가 있습니다.

엔비디아 HBM4 품질인증은 단순 검사 수준이 아니라, 제품이 AE(신뢰성 평가), 전력 효율·발열, 버스 대역폭, 각종 호환 테스트를 모두 통과해 '실사용에 무리가 없음'을 입증해야만 얻을 수 있는 까다로운 검증 단계입니다.

특히 이번 인증을 받은 샘플 제품은 자체 설계 개선(배선층/칩 적층·발열저감/원가절감 전략 등)이 성능·신뢰성 측면에서 SK하이닉스의 HBM3E와 동등 혹은 일부 우위 수준까지 도달했다는 평가가 나옵니다.

 

4. SK하이닉스와의 기술·수율 경쟁

2023~2024년 기준 SK하이닉스는 HBM3, HBM3E에서 글로벌 공급 점유율 50%~65%로 1위를 굳혔습니다. 특히 효율적 패키징, 발열-신뢰성 조기 확보, 대량생산 역량이 강점이었죠.
SK하이닉스는 HBM3E 12단 제품에서 수율 70% 이상을 기록하며 시장을 선도했습니다. 반면 삼성전자는 HBM3E 초기가 30%대 수율에 머물며 품질 이슈를 겪었습니다.

그러나 2025년 들어 삼성은 1c DRAM 공정 도입, 배선층 신설계로 수율 60~70%까지 단번에 끌어올렸습니다. 특히 중앙 배선층 설계 혁신(통전 손실 최소화, 발열 억제) 덕분에 대형 AI서버 탑재 테스트에서 "성능, 신뢰성 만족" 평가를 받고 있습니다.
업계는 앞으로도 "삼성의 초미세공정 대량생산 기술"과 "SK하이닉스의 축적된 적층·패키징 노하우"가 장단기 승부 포인트가 될 것으로 봅니다. 향후 고객사 맞춤형 설계 경쟁, 16~24단 고적층 신제품 개발 전쟁이 치열해질 전망입니다.

 

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5. 1c D램 공정과 ‘초격차’ 전략

1c(6세대 10나노급) DRAM 공정은 EUV(극자외선) 노광기 기술이 3~4개 층에 골고루 적용된 초미세 설계입니다. 이 공정을 통해 기존 1b DRAM 대비 셀 간 간섭/누설 문제를 획기적으로 줄이고, DRAM 적층의 균일성/내구성을 강화할 수 있게 됩니다.
삼성은 절연·저항 재료까지 새로 도입해, 전력 소모 감소와 발열 억제라는 두 마리 토끼를 모두 잡았습니다. 중앙 배선층을 대폭 슬림화(면적 축소 및 3D 적층 내부 경로 최적화)하면서, 칩 내 데이터와 전력 신호 전달 효율을 크게 높였죠.

설계·제조 시 병목현상까지 개선함으로써, HBM4 생산 단가 절감(기존 대비 15~20% 수준)과 월등한 생산량 증대를 동시에 달성했습니다.

 

6. 수율, 신뢰성, 양산 계획의 현주소

실제로 2024년 삼성전자 HBM4 시범 생산은 수율 30%대의 난항을 겪었으나, 2025년 상반기부터 56~72%까지 상승하며 SK하이닉스와 어깨를 나란히 하게 되었습니다. 이 과정에서 유전체 절연 재료·배선 구조를 바꾼 점이 효과를 크게 주었고, 내부 반도체 설계 인력의 외부 영입이 구조적 혁신을 뒷받침했습니다.

외부 고객사들은 ‘HBM4 표준’(제덱 표준) 충족, AI 반도체와의 맞춤형 패키징, 대형 데이터센터용 신뢰성 테스트(온도·전압 외란 하에서의 연속가동 테스트 등)까지 까다롭게 요구하고 있습니다. 삼성은 이 모든 워크플로우를 빠르게 채택하면서 “고객사 맞춤제품(커스텀 HBM4)” 분야에서 확고한 존재감을 구축하고 있습니다.
글로벌 AI 반도체 수요 대응을 위해 올 하반기 평택 라인 증산, 미국 오스틴·테일러 파운드리 연동 양산 체제를 가동 중입니다.

 

7. 시장 판도 변화와 투자 관점

전문가들은 2025~2026년을 HBM4 시장의 ‘게임 체인저’ 시기로 봅니다. 옴디아, 가트너 등 주요 시장조사업체는 “2026년 전체 HBM 시장에서 HBM4가 60% 이상을 차지할 것”이라 내다봅니다.

삼성은 AI 반도체 고객사 본격 확대, SK하이닉스는 적층 메모리 신기술/원가경쟁력으로 승부하며, 양사의 ‘반도체 생태계 전략’이 글로벌 투자자, 고객사들에게 가장 중요한 분석 포인트가 되고 있습니다.
실제로 HBM4 관련 증설·공정 투자와 AI 생태계에서의 영향력(엔비디아, AMD, 구글과의 공급계약/공동개발 등)이 단기 실적뿐 아니라 중장기 주가, 투자 의 결정적 변수로 작동하고 있습니다.

 

 

8. 앞으로의 전망과 핵심 이슈

KAIST 테라랩 등 산학 전문가들은 “이제 HBM은 단순 대량생산 경쟁에서 벗어나, 고객 맞춤형 설계 경쟁으로 넘어섰다”고 봅니다. HBM4 시대부터 각 고객사(AI 반도체 기업)별 요구에 최적화된 회로/패턴/베이스다이 구조 설계가 실제 성능을 좌우하기 시작한 겁니다.

예를 들면, AI GPU에서 일부 연산을 HBM 아래 기판(베이스 다이)이 처리토록 하여, ‘집적화+처리속도+에너지 효율’을 극대화하는 맞춤형 패키지가 확산되는 중입니다. 향후 수십종의 변형 HBM4가 시장에 동시 등장할 것으로 전망됩니다.
업계는 미래 HBM 패권을 예측하는데 있어, - AI 반도체-메모리-파운드리의 수직계열화 조직 역량, - 24단·32단 등 차세대 적층 기술의 신속한 양산 전환, - 고객사별 커스텀 대응력, - 원가경쟁력과 친환경 공정의 도입, 이 네 가지가 결정적 역할을 할 것으로 내다보고 있습니다.

 

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9. 결론

이상으로 삼성 HBM4의 엔비디아 인증 소식과 SK하이닉스와의 치열한 경쟁 구도를 자세히 짚어봤습니다. AI 시대의 핵심 메모리 시장 패권이 어떻게 움직일지, 앞으로도 꾸준히 지켜봐야 할 이슈입니다.

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