[뉴스토마토 신지하 기자] 삼성전자가 업계 최대 용량의 '5세대 고대역폭메모리(HBM3E)' 개발에 성공, 올 상반기 양산을 시작합니다.
삼성전자는 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB(기가바이트) HBM3E 12H(12단 적층)를 구현했다고 27일 밝혔습니다. 해당 샘플은 이미 고객사에 제공했으며, 상반기 양산할 예정입니다.
TSV는 수천개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술입니다. 24Gb D램 용량은 3GB로, 이를 12개로 합한 HBM3E 12H D램 용량은 36GB가 됩니다.
HBM3E 12H는 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공, 성능과 용량 모두 전작인 HBM3(4세대 HBM) 8H(8단 적층) 대비 50% 이상 개선됐다고 삼성전자는 설명했습니다.
HBM3E 12H는 1024개의 입출력 통로(I/O)에서 초당 최대 10Gb를 속도를 지원합니다. 초당 1280GB를 처리할 수 있어 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 40여편을 업·다운로드 할 수 있는 속도입니다.
삼성전자는 'Advanced TC NCF(열압착 비전도성 접착 필름)' 기술로 12H 제품을 8H 제품과 동일한 높이로 구현해 HBM 패키지 규격을 만족시켰습니다.
이 기술을 적용하면 HBM 적층수가 증가하고, 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 '휘어짐 현상'을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 고단 적층 확장에 유리합니다.
삼성전자는 NCF 소재 두께도 지속적으로 낮춰, 업계 최소 칩간 간격인 '7마이크로미터(um)'를 구현했습니다. 이를 통해 HBM3 8H 대비 20% 이상 향상된 수직 집적도를 실현했다는 게 삼성전자의 설명입니다.
특히 칩과 칩 사이를 접합하는 공정에서 신호 특성이 필요한 곳은 작은 범프(전도성 돌기)를, 열 방출 특성이 필요한 곳에는 큰 범프를 목적에 맞게 사이즈를 맞춰 적용했습니다. 크기가 다른 범프 적용을 통해 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했습니다.
또 삼성전자는 NCF로 코팅하고 칩을 접합해 범프 사이즈를 다양하게 하면서 동시에 공극없이 적층하는 업계 최고 수준의 기술력도 선보였습니다.
삼성전자 관계자는 "개발에 성공한 HBM3E 12H는 AI 서비스의 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 상황 속에서 AI 플랫폼을 활용하는 다양한 기업들에게 최고의 솔루션이 될 것으로 기대된다"고 말했습니다.
이어 "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 있는 것도 큰 장점"이라고 덧붙였습니다.
서버 시스템에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때 보다 평균 34% AI 학습 훈련 속도 향상이 가능합니다. 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능할 전망입니다.
배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실장(부사장)은 "앞으로 HBM 고단 적층을 위한 기술 개발에 주력하는 등 고용량 HBM 시장을 선도하고 개척해 나갈 것"이라고 말했습니다.
신지하 기자 ab@etomato.com