中 반도체 굴기의 허실[오후여담]

올해 반도체 시장의 키워드는 HBM(고대역폭메모리)4다. 삼성전자가 일단 뒤집기에 성공하는 분위기다. 1c(10나노급 6세대) D램과 4나노 파운드리 공정을 적용한 베이스 다이로 가장 먼저 엔비디아 납품에 성공했다. SK하이닉스도 안정적인 생산 능력을 바탕으로 엔비디아 납품 물량의 3분의 2를 선점했다. 앞으로 SK하이닉스의 점유율 수성과 삼성전자의 기술 반격이 최대 관전 포인트가 될 전망이다.

중국은 올해 창신메모리(CXMT)가 HBM3 양산에 들어가, 거센 추격전을 예고하고 있다. 하지만 HBM4는 단순히 HBM3보다 속도가 더 빠른 D램이 아니다. D램을 12단 이상 쌓고 전류가 통하도록 마이크로미터 크기의 수직 구멍을 1만 개 이상을 뚫어야 한다. 구멍 하나라도 불량이면 전량 폐기해야 한다. 그다음에는 패키징 지옥이 기다린다. 대만 TSMC가 CoWos라는 독특한 기술로 세계 시장을 거머쥘 만큼 난도가 높다. 사소한 잘못도 전력 누수와 과열을 부를 수 있다.

HBM4는 혼자만 잘해선 안 되는 반도체다. 설계 단계부터 HBM 생산, 패키징까지 호흡을 맞춰야 한다. 조직적인 팀워크와 수년 치 데이터를 확보한 쪽이 유리하다. 오래 협력해온 엔비디아-대만 TSMC-SK하이닉스 동맹이 든든하게 유지되는 이유다. 반면, 삼성전자는 원스톱 서비스로 승부수를 던졌다. 자체 파운드리와 I-Cube 패키징 기술로 단독 돌파를 시도하고 있다.

CXMT가 HBM4로 건너오려면 넓은 해자를 건너야 한다. 설계 단계부터 GPU 업체와 긴밀하게 협력해야 하고, HBM4가 GPU 바로 옆에 붙어 있는 만큼 열(熱)을 잡는 것도 중요하다. 두뇌 역할을 하는 4나노급 베이스 다이를 만들려면 극자외선(EUV) 노광장비 등도 필수다. 하지만 CXMT는 공동 설계 경험이 거의 없고 패키징 기술은 한참 뒤처져 있다. EUV 장비는 금수 조치로 막혀 있다.

HBM4는 돈을 퍼붓는다고 되는 게 아니다. 첨단기술은 물론 탄탄한 협업, 풍성한 생태계가 뒷받침돼야 한다. 이미 HBM4부터 단순 부품의 차원을 넘어 GPU와 구조적으로 한 몸이 되고 있다. 차세대인 HBM5는 인공지능의 연산·제어·저장 기능까지 공유해 서브 시스템에 가까워질 전망이다. 중국 반도체 굴기의 허실도 머지않아 판가름날 것으로 보인다.