삼성전자와 SK하이닉스가 ‘2세대 고대역폭메모리(High Bandwidth Memory, HBM2)’ 출시를 통해 차세대 메모리 확대에 적극적으로 나서는 가운데, 보급형 HBM에 대한 방향성이 윤곽을 잡았다.

HBM은 D램을 실리콘관통전극(Through Silicon Via, TSV) 기술을 적용해 다이를 적층시켜 데이터 전송률을 크게 개선시킬 수 있는 점이 특징이다. HBM2 기준으로 최대 데이터 전송속도가 256GB/sec에 달한다.

24일 관련 업계에 따르면 삼성전자, SK하이닉스는 보급형 HBM을 준비하고 있는 것으로 전해졌다. HBM은 TSV 기술을 통해 성능을 획기적으로 끌어올릴 수 있으나, TSV를 구현하기 위한 인터포저의 가격이 비싸 대중화에 걸림돌이 되고 있다. 아직까지 고성능 컴퓨팅(HPC)이나 그래픽처리장치(GPU) 기반 딥러닝 기기 등에만 적용되고 있다.

TSV 기술로 D램 칩을 적층하는 이유는 집적도 확대를 통한 원가 절감, 병렬 데이터 처리 방식을 통한 성능 개선을 위해서다. 공정 미세화가 이뤄질 수록 D램의 셀 면적은 좁아진다. 커패시터가 들어설 자리가 적어진다는 의미다. 커패시터 용량이 줄어들면 데이터 보관 시간이 짧아지고 전력 누출량은 증가해 불량률이 높아진다.

하지만 보급형 HBM이 선보이면 상황이 달라질 것으로 전망된다. 국제반도체표준협의기구(Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC)에서 정의한 보급형 HBM은 D램 적층을 위한 베이스다이를 없애고 인터페이스 대역폭을 1024비트에서 512비트로 축소시켰다. 여기에 에러보정기술(ECC)을 제외시키고 비용 상승이 가장 큰 인터포저용 재료를 무기물인 실리콘에서 유기물로 대체한다. 그럼에도 최대 데이터 전송속도는 200GB/sec 정도로 유지시킨다는 방침이다.

사양으로 따지면 보급형 HBM은 HBM2의 가장 낮은 등급의 제품과 엇비슷한 성능을 낼 것으로 예상된다. 물론 인터페이스 대역폭의 제한, ECC 제외, 유기물 인터포저의 검증 등의 문제로 인해 지금과 같이 서버나 기업 시장을 목표로 삼기는 어려울 것으로 보인다. 물론 그만큼 가격이 저렴해지기 때문에 고급형 그래픽카드 등에 손쉽게 접목시킬 수 있다. 업계에서는 보급형 HBM의 상용화 시기를 오는 2018년 정도로 내다고보 있다.

한편 HBM2는 올해 상반기 삼성전자가, SK하이닉스는 3분기부터 본격적으로 양산에 들어가 상태다. 올해 안으로 8GB HBM2 양산 및 HP, 델과 같은 주요 서버 업체에 공급이 이뤄질 계획이다.

<이수환 기자>shulee@insightsemicon.com