SK하이닉스, 차세대 AI 메모리 ‘HBM4E’ 12단 샘플 고객사에 공급

AI가 똑똑해질수록 막대한 데이터를 연산 장치에 빠르게 실어 나르는 메모리가 성능의 병목이 된다. 그 병목을 풀기 위한 차세대 고대역폭 메모리(HBM)의 다음 세대가 고객사 손에 들어가기 시작했다.

AI 반도체의 성능을 좌우하는 고대역폭 메모리(HBM)의 차세대 제품이 고객사 검증 단계에 들어갔다. SK하이닉스는 차세대 AI용 초고성능 D램 신제품 ‘HBM4E’ 12단 샘플을 주요 고객사들에 공급했다고 18일 밝혔다.

HBM4E는 이전 세대인 HBM4보다 성능과 전력 효율을 모두 한 단계 끌어올린 제품으로, 핀당 최대 16Gbps의 데이터 처리 속도를 구현하고 에너지 효율을 20% 이상 개선했다. 이는 방대한 데이터를 빠르게 주고받아야 하는 AI 학습과 추론의 처리 성능을 좌우하는 핵심 요소다. 이번 공급은 양산에 앞서 고객사가 성능을 검증하는 단계로, SK하이닉스는 적기 양산을 준비하고 있다.

‘HBM4E’는 무엇이고 왜 중요한가

HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리)은 데이터를 임시 저장하는 D램(DRAM)을 여러 층으로 쌓아 올려, 데이터를 한꺼번에 빠르게 주고받을 수 있도록 만든 고성능 메모리다. AI 반도체의 핵심인 그래픽처리장치(GPU)가 아무리 빠르게 연산해도, 그 옆에서 데이터를 충분히 빠르게 공급하지 못하면 전체 성능이 떨어진다. HBM은 바로 이 데이터 공급 속도를 끌어올리기 위한 메모리다.

HBM4E는 이 HBM 계열의 차세대 제품이다. 이전 세대인 HBM4보다 데이터 처리 성능과 전력 효율을 함께 개선한 것이 핵심이며, AI 학습과 추론처럼 데이터를 끊임없이 주고받아야 하는 작업에서 그 차이가 드러난다.

이번에 공급된 것은 완제품이 아니라 12단 샘플이다. 샘플 공급은 본격적인 양산에 앞서 고객사가 제품의 성능과 안정성을 직접 검증해 보는 단계다. SK하이닉스는 “HBM 선행 개발 역량과 생산 노하우를 바탕으로 HBM4E 12단 샘플을 고객들에게 선보일 수 있었다”며 “핵심 고객사들과 긴밀히 협업해 적기 양산에 만전을 기하겠다”고 설명했다.

속도 16Gbps·효율 20%↑…성능과 전력, 두 마리 토끼

HBM4E의 가장 두드러진 개선점은 속도다. 데이터가 오가는 통로(핀) 하나당 최대 16Gbps(초당 16기가비트)의 처리 속도를 구현했다. 데이터를 더 빠르게 실어 나를수록 AI가 학습하고 답을 내놓는 과정의 처리량이 늘어난다.

전력 효율도 함께 끌어올렸다. HBM4E는 이전 세대 대비 에너지 효율을 20% 이상 개선했다. 성능을 높이면 보통 전력 소모가 늘어나기 마련인데, 속도와 효율을 동시에 개선했다는 점에서 의미가 있다. 전력 부담이 큰 AI 데이터센터에서 이런 효율 개선은 운영 비용과 직결된다.

안정적인 동작을 위한 설계도 더해졌다. HBM4E는 최신 인터페이스와 설계 최적화를 통해 데이터 전송 지연을 줄이고, 많은 데이터가 한꺼번에 오가는 고대역폭 환경에서도 안정적으로 동작하도록 했다. 회사는 이를 통해 차세대 AI 데이터센터와 대규모 컴퓨팅 시스템의 처리 효율을 한층 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

12단 48GB에 ‘열 관리’까지…양산을 향해

용량과 구조 안정성을 함께 잡기 위해 SK하이닉스는 어드밴스드(Advanced) MR-MUF 공정을 적용했다. MR-MUF(Mass Reflow Molded Underfill)는 반도체 칩을 여러 층으로 쌓아 올린 뒤, 칩과 칩 사이 공간에 액체 형태의 보호재를 주입하고 굳혀 회로를 보호하는 공정이다. 이 공정을 통해 12단 적층 기준 48GB의 용량을 구현하는 동시에 구조 안정성을 높였다.

특히 열 관리가 강화됐다. 칩을 여러 층으로 높이 쌓을수록 안쪽의 열을 빼내기가 어려워지는데, HBM4E는 열 저항(열이 빠져나가기 어려운 정도로, 낮을수록 방열에 유리)을 HBM4 대비 약 17% 낮췄다. 고성능 컴퓨팅 환경에서도 메모리가 안정적으로 동작하도록 한 조치다.

SK하이닉스는 HBM3, HBM3E, HBM4로 이어지는 양산·공급 경험을 바탕으로 HBM4E에서도 고객 요구에 맞춘 메모리를 적기에 제공한다는 계획이다. 안현 SK하이닉스 개발총괄 사장(CDO)은 “그동안 쌓아온 업계 최고의 기술 경쟁력과 양산 역량을 HBM4E 제품에서도 이어가, AI 혁신을 지속적으로 리드해 갈 수 있는 기반을 마련했다”며 “파트너들과 협력을 바탕으로 시장이 요구하는 가치를 선제적으로 구현해, 풀 스택 AI 메모리 크리에이터로서의 기술 리더십을 공고히 하겠다”고 말했다.