SK Hynix 16층 HBM4 NVIDIA Rubin용 공식 양산 진입; Micron 샘플 배송.

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 테크놀로지는 엔비디아가 AI 로드맵을 앞당기면서 더 까다로워진 기술 요건을 충족하기 위해 경쟁하고 있다. 엔비디아는 2026년 말이라는 이른 시점에 16단 고대역폭 메모리(HBM) 공급을 원하는 것으로 알려지며, 글로벌 AI 메모리 공급망의 한계를 시험하기 시작한 것으로 전해졌다.

업계 소식통에 따르면 엔비디아는 최근 주요 메모리 공급사들에게 2026년 4분기에 16단 HBM을 공급할 수 있는지 문의했다. 논의는 아직 탐색 단계이며 계약은 체결되지 않았다. 그럼에도 불구하고 이 논의는 개발 일정, 수율 목표, 초기 양산 물량과 관련한 내부 계획을 촉발했다. 일부 공급사는 2026년 3분기 이전에 성능 평가가 시작될 것으로 예상하고 있다.

이번 문의는 엔비디아가 현재 공급사 인증의 초점이 된 12단 HBM4의 생산 확대를 준비하는 시점에 나왔다. 소식통들은 16단으로의 이동이 12단 HBM4의 본격적인 상용 공급이 2026년 초로 예상되는 시점보다도 앞서 세대 전환을 앞당긴다고 말했다. 16단 제품은 HBM4로 분류될 것으로 예상되지만, 최종 사양과 시점에 따라 HBM4E로 명칭이 바뀔 수도 있다.

한국반도체산업협회의 안기현 부회장이자 전 SK하이닉스 직원인 그는 "엔비디아는 GPU를 매우 공격적으로 업그레이드하고 있으며, HBM도 같은 속도로 발전해야 한다"고 말했다. 이어 "메모리 성능이 따라가지 못하면 더 높은 성능의 GPU도 의미를 잃는다"고 덧붙였다.

안 부회장은 "12단에서 16단으로의 전환은 8단에서 12단으로의 전환보다 기술적으로 훨씬 어렵다"며 "그 단계에서는 단순히 층을 더하는 것이 아니다. 많은 경우 제조 공정 자체를 바꿔야 한다"고 말했다.

업계 추정에 따르면 16단 HBM은 현재 12단 설계의 약 50마이크로미터와 비교해 웨이퍼 두께를 약 30마이크로미터로 줄여야 한다. 글로벌 반도체 표준화 기구인 JEDEC은 HBM4 패키지 두께를 775마이크로미터로 제한하고 있어, 기존 방식으로 확장할 여지는 제한적이다.

이러한 제약으로 인해 본딩 기술이 전환의 중심에 놓이게 된다. 삼성전자와 마이크론은 현재 열압착 본딩(TC 본딩)을 사용하는 반면, SK하이닉스는 매스 리플로우 몰디드 언더필(MR-MUF) 공정을 쓰고 있다. 삼성전자는 7세대 16단 HBM4E부터 하이브리드 본딩 도입을 검토하고 있다고 밝혔다.

안 부회장은 "삼성전자는 현재의 접착 기반 기술에서 경쟁사를 따라잡지 못했기 때문에 하이브리드 본딩에 조기에 집중하고 있다"며 "SK하이닉스는 속도를 조절하고 있다. 하이브리드 본딩을 대안으로 개발하면서, 업계 최고 수준인 MR-MUF 기술을 최대한 오래 활용하는 것을 목표로 하고 있다"고 말했다.

미래 지향적인 초점에도 불구하고 단기 시장은 여전히 HBM3E에 머물러 있다. LS증권 애널리스트들은 HBM3E가 2026년 전체 HBM 생산량의 66%를 차지할 것으로 추정했다. 올해의 87%에서 낮아지지만, 여전히 압도적 다수다.

경쟁 구도의 변곡점은 엔비디아의 차세대 AI 가속기 루빈(Rubin)이 2026년 하반기에 출시될 때 나타날 것으로 예상된다. 루빈 프로세서 하나당 HBM4 스택 8개가 사용될 것으로 보인다.

삼성전자는 최근 엔비디아의 HBM4 시스템인패키지(SiP) 테스트에서 긍정적인 평가를 받았다. 한편 SK하이닉스는 이미 HBM4 양산 체계를 갖추고 엔비디아에 유상 샘플을 공급해 왔다.