HBM 메모리란, HBM의 역사, HBM의 점유율 AI 시대를 여는 미래형 메모리

 

HBM (High Bandwidth Memory) 개요

HBM은 고대역폭 메모리로, 전통적인 메모리보다 데이터 전송 속도가 빠르고 전력 효율성이 뛰어난 메모리입니다. HBM은 다층 DRAM 다이(DRAM dies)를 수직으로 쌓아 높은 데이터 전송 대역폭을 제공하며, 수직 연결(Interposer)로 CPU나 GPU와 긴밀히 결합하여 더욱 빠른 데이터 처리가 가능합니다. 이러한 구조 덕분에 HBM은 고성능 컴퓨팅(AI, 고성능 컴퓨팅, 데이터 센터 등)에서 사용되며, 특히 AI 모델 학습이나 대규모 데이터 처리에 적합합니다​.

HBM의 주요 특징

1. 높은 대역폭: HBM은 여러 개의 DRAM 다이를 적층하여 동시에 다수의 데이터 스트림을 처리할 수 있어 고대역폭이 필요할 때 유리합니다.
2. 낮은 전력 소비: 메모리와 프로세서 간의 짧은 연결 구조 덕분에 전력 효율성이 뛰어나며, 동일한 작업에서 기존 메모리보다 적은 전력을 소모합니다.
3. 공간 절약: 메모리를 적층하여 사용하므로 시스템 크기를 줄이면서도 고성능을 유지할 수 있습니다.
4. 사용 용도: AI 학습, GPU 가속기, 고성능 컴퓨팅(HPC) 등에서 주로 사용됩니다.

 

 

HBM 버전별 설명 및 특징

1. HBM (1세대):
   • 출시 시기: 2015년.
   • 특징: 최초의 HBM 기술로, 4개의 DRAM 다이를 수직으로 쌓아 데이터 전송 대역폭을 크게 확장했습니다.
   • 용도: 그래픽 카드와 일부 고성능 컴퓨팅 시스템에서 제한적으로 사용되었습니다.
2. HBM2 (2세대):
   • 출시 시기: 2016년.
   • 특징: 최대 8GB의 메모리 용량을 제공하며, 대역폭을 256GB/s까지 확장했습니다.
   • 용도: AI, 클라우드 컴퓨팅, 고성능 컴퓨팅(HPC) 환경에 적합한 성능을 제공해 더욱 널리 활용되기 시작했습니다.
3. HBM2E (2.5세대):
   • 출시 시기: 2018년.
   • 특징: HBM2보다 향상된 16GB 용량과 410GB/s 대역폭을 제공하여 AI 및 데이터 센터에서의 수요를 충족했습니다.
   • 시장 반응: SK 하이닉스와 삼성이 모두 생산했으며, 삼성의 주력 제품 중 하나로 자리 잡았습니다.
4. HBM3 (3세대):
   • 출시 시기: 2021년.
   • 특징: 최대 24GB 용량과 819GB/s 대역폭을 제공해 Nvidia의 AI 시스템에 채택되었습니다.
   • 주요 활용: SK 하이닉스가 Nvidia와 협력해 HBM3의 주요 공급사로 자리 잡으면서 시장의 큰 주목을 받았습니다.
5. HBM3E (3.5세대):
   • 출시 시기: 2024년 예상.
   • 특징: HBM3 대비 전력 효율성과 데이터 전송 속도가 개선되어 AI와 고성능 컴퓨팅에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 보입니다.
   • 시장 위치: SK 하이닉스가 HBM3E 제품군의 초기 선두 주자로 자리 잡고 있으며, 삼성은 해당 제품군을 준비하는 중입니다​.

 

HBM 버전별 점유율 (2024년 기준)

• HBM1~HBM2E: HBM2E는 삼성과 SK 하이닉스 모두 생산하였으나, 삼성은 주로 HBM2E 공급을 주도하면서 일반적인 메모리 시장에서 경쟁력을 확보했습니다.
• HBM3: SK 하이닉스가 주도하며, 현재 Nvidia의 AI 시스템에 공급 중입니다. 2023년 기준으로 SK 하이닉스는 HBM3의 53% 시장 점유율을 차지하고 있으며, 삼성은 약 38%로 뒤를 따르고 있습니다​
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• HBM3E: SK 하이닉스가 선두로 자리잡고 있으며, 삼성은 HBM3E의 양산 준비 중입니다. 2024년 이후 삼성의 시장 점유율 확대를 기대할 수 있습니다.

 

 

HBM 메모리 시장에서의 삼성과 SK 하이닉스 경쟁 분석

2024년 현재, HBM 메모리 시장에서 SK 하이닉스는 약 53%의 시장 점유율로 선두를 차지하고 있으며, 삼성전자는 42%로 그 뒤를 따르고 있습니다. 두 기업은 모두 AI, 데이터 센터, 고성능 컴퓨팅의 수요 증가로 인해 HBM 기술을 발전시키고 있지만, SK 하이닉스는 특히 최신 HBM3와 HBM3E 메모리 대량 생산에 성공하며 Nvidia, AMD 등 주요 파트너사로부터의 수요를 선점했습니다. 이는 SK 하이닉스가 Nvidia의 H100 및 GH200과 같은 주요 AI 칩셋에 HBM3를 공급함으로써 시장 리더십을 공고히 한 결과입니다.

SK 하이닉스의 장점

1. 기술적 리더십: SK 하이닉스는 HBM3E와 같은 최신 제품을 개발하며 고성능을 유지하면서 전력 효율성을 높였습니다. 이로 인해 HBM 시장에서 빠르게 영향력을 확대하고 있습니다.
2. 고객 기반: Nvidia, AMD와 같은 주요 고객사와의 협력 관계가 두터워, 안정적인 판매처와 시장 수요를 확보하고 있습니다.
3. 생산 기술: SK 하이닉스는 다층 메모리 집적 기술과 자체 보호 장치(MR-MUF)를 적용하여 고품질의 HBM3 제품을 제공하고 있습니다.

삼성전자의 강점

1. 대규모 생산 역량: 삼성은 생산 시설 확장을 통해 HBM 메모리 생산량을 두 배로 늘리며 가격 경쟁력에서 우위를 점하려고 합니다.
2. 포트폴리오 통합: 메모리에서 로직 및 패키징 기술까지 통합적으로 지원할 수 있는 유일한 기업으로, AI 및 고성능 컴퓨팅에 최적화된 3D 패키징 기술을 적극 도입하고 있습니다.
3. 가격 경쟁력: 삼성은 HBM 시장의 가격 경쟁력을 높이며 공급 안정성을 강화하기 위해 다양한 전략을 펼치고 있습니다.

단점과 과제

• SK 하이닉스: SK 하이닉스는 대규모 생산 인프라가 부족해 삼성 대비 생산량을 빠르게 늘리기 어려운 단점이 있습니다. 또한, 삼성의 3D 패키징 기술과 같은 차세대 패키징 기술 경쟁력에서는 다소 뒤처질 가능성이 있습니다.
• 삼성전자: 삼성은 HBM3 및 HBM3E 기술에서 SK 하이닉스보다 늦게 시작해 시장 진입이 지연되는 상황입니다. 또한, AI와 고성능 컴퓨팅에 대한 수요 폭증에 대처하기 위해서는 HBM4로의 빠른 전환이 필수적입니다.

미래 가능성 및 전망

1. HBM4 및 차세대 메모리: SK 하이닉스는 TSMC와 협력하여 HBM4 개발에 집중하고 있으며, 이를 통해 향후 시장 지배력을 더욱 확대할 수 있을 것으로 예상됩니다. 삼성 역시 차세대 HBM4 개발에 투자를 아끼지 않으며, 기존 HBM 제품 대비 성능과 용량을 두 배로 늘릴 계획을 세우고 있습니다.
2. 시장 확장: AI와 데이터 센터에서의 수요 증가에 따라 HBM 시장은 2028년까지 6.3억 달러 규모로 성장할 전망입니다. 따라서 두 회사는 HBM3와 HBM3E에서부터 HBM4까지의 전환에 집중할 것으로 보이며, 가격 경쟁력과 안정적인 공급망을 확보하는 것이 중요합니다.
3. 치열한 경쟁: 과도한 경쟁은 전체 산업에 부담이 될 수 있지만, 삼성과 SK 하이닉스는 HBM 시장에서 앞서 나가며 기술 개발과 생산 증대를 통한 우위를 확보하기 위해 지속적으로 투자하고 있습니다.
   
   * 본 글의 내용은 여러 자료를 참고하여 작성되었으며, 특정 기업이나 제품을 홍보하거나 비방할 의도가 없습니다. 내용에 오류가 있을 수 있으며, 이를 확인할 책임은 독자에게 있습니다. 추가 정보나 정확한 사실은 공식 자료를 참고하시기 바랍니다.