SK hynix, Samsung, Micron, NVIDIA 공급 계약을 두고 신규 16-Hi HBM4 주문을 놓고 경쟁 중

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이 NVIDIA의 2026년 하반기 공급 요청에 맞춰 신형 16단 HBM 메모리 개발 경쟁을 벌이고 있다.

16단 HBM은 이전에 상용화된 적이 없으며, 적층 수가 늘어날수록 훨씬 복잡해지는 DRAM 적층 공정을 포함해 수많은 기술적 난관에 직면해 있다. 전자신문의 새 보도에 따르면, NVIDIA는 국내외 메모리 제조사들에게 2026년 4분기까지 16단 HBM 칩을 공급할 것을 요청한 것으로 알려졌다.

국내의 SK하이닉스와 삼성전자, 미국 기업 마이크론은 모두 NVIDIA에 16단 HBM 칩을 양산 공급하기 위한 본격적인 개발 작업에 착수했다. 보도에 따르면 아직 구체적인 계약은 체결되지 않았으며, 초기 생산량에 대해서는 내부적으로 논의가 진행 중이다.

한 업계 관계자는 "12단 HBM4 공급에 이어 16단 공급 요청도 함께 들어왔기 때문에 매우 빠른 개발 일정을 짜고 있다. 성능 평가는 내년 3분기 이전에도 시작될 수 있다"고 말했다.

12단 HBM4는 2026년 초 대량 공급에 들어갈 예정이지만, 집적도가 더 높은 16단 HBM4 칩의 개발은 가속화되고 있다. 또 다른 고위 업계 관계자는 16단 HBM 제품을 HBM4E라고 부를 수도 있다고 언급하며, "제품은 16단 HBM4일 가능성이 크지만, 성능과 양산 시점에 따라 세대나 명칭은 바뀔 수 있다"고 덧붙였다.

16단 HBM 적층 구조는 제조가 매우 까다롭다. 현재 양산 중인 12단과 가속 개발 중인 16단은 지금까지 나온 HBM 중 가장 높은 집적 구조다. 차세대 HBM5 역시 최대 16단에 머물 것으로 예상된다. 20단과 24단 HBM 적층은 2035년경으로 예상되는 HBM7 이후에나 가능할 것으로 보이며, HBM8 역시 최대 24단에 그칠 것으로 전망된다.

2026년 개발 중인 16단 HBM 칩은 업계 최초의 제품이 될 것이며, 관계자들은 기술적 난제가 "엄청나다"고 평가한다. 특히 웨이퍼 두께가 얇아지는 것이 큰 문제로 거론된다. 기존 12단 HBM의 웨이퍼 두께는 약 50마이크로미터(µm)이며, 16단을 적층하려면 이를 약 30µm까지 줄여야 한다는 것이 보도의 내용이다.

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)이 정한 HBM4의 두께 기준은 775µm로, 기존 HBM3E 기준인 725µm보다 약 50µm 두껍다. 이러한 여유는 층수가 늘어날수록 얇은 HBM 구현이 어려워지기 때문에 허용된 것이다. 그러나 업계에서는 JEDEC이 16단 HBM에 대해 두께 기준을 더 높이지 않을 것으로 보고 있으며, 이는 같은 775µm 안에 더 많은 DRAM die를 넣어야 한다는 의미다.

삼성전자와 마이크론은 본딩 공정에 열압착 비전도성 필름(TC-NCF)을 사용하고 있으며, SK하이닉스는 매스 리플로우 몰디드 언더필(MR-MUF) 방식을 사용하고 있다.

한 업계 관계자는 "현재 본딩 소재의 두께는 약 10µm 수준이며, DRAM을 더 쌓으려면 경쟁력 확보를 위해 이를 줄여야 한다. 본딩 후 발생하는 열을 식히는 것도 과제다"라고 말했다.