삼성전자·SK하이닉스, 차세대 AI 반도체 주도권 경쟁

삼성전자 차세대 3D 메모리 'zHBM' 모형 최초 공개… SK하이닉스 HBF 표준 발표

김경륜 삼성전자 D램개발실 상무가 4일(현지시간) 미국 캘리포니아주 샌타클래라컨벤션센터에서 열린 'FMS 2026' 행사에서 기조발표를 통해 고대역폭메모리(HBM)를 인공지능(AI) 가속기 위에 얹은 3차원(3D) 아키텍처 'zHBM'을 소개하고 있다. 연합뉴스

삼성전자 'zHBM' 목업. 연합뉴스

국내 반도체 양대 산맥인 삼성전자와 SK하이닉스가 미국 캘리포니아주 샌타클래라컨벤션센터에서 열린 세계 최대 메모리 행사 'FMS 2026'에서 차세대 AI 기술을 잇달아 선보였다. 삼성전자는 수직 적층 구조인 'zHBM' 기술을 처음 발표하며 고성능 반도체 비전을 제시했다. SK하이닉스는 샌디스크와 개발한 차세대 스토리지 'HBF' 표준 규격 및 375단 낸드 실물을 공개했다.

◆3D 메모리 'zHBM'

김경륜 삼성전자 D램개발실 상무는 4일(현지시간) 'FMS 2026'에서 진행한 기조발표를 통해 3차원(3D) 아키텍처 'zHBM'을 공개했다.

zHBM'은 삼성전자가 인공지능(AI) 반도체의 성능과 전력 효율 한계를 뛰어넘어 다시 시장 선도에 나서겠다는 의지를 다짐하는 차세대 3D 메모리다. 김 상무도 "삼성이 돌아왔다"며 자신감을 내비쳤다.

zHBM의 가장 큰 특징은 AI 가속기(xPU) 옆에 고대역폭메모리(HBM)를 연결하는 기존 방식에서 벗어나 AI 가속기 위에 HBM을 직접 적층한 것이다.

가로·세로(X·Y축)의 2차원에서 벗어나 3차원인 높이(Z축)를 활용했다는 의미에서 앞에 'z'를 붙였다.

이를 활용하면 가속기와 메모리 간의 데이터 이동 거리를 최소화해 데이터 병목 현상을 해결하고 대역폭·전력효율도 극대화할 수 있다는 것이 삼성의 설명이다.

zHBM은 HBM의 차세대 제품인 HBM5와 비교하더라도 그래픽처리장치(GPU)당 성능이 최대 8배 향상되고, 전력 대비 성능도 최대 3배 개선된다.

발열 제어 측면에서도 열 저항 수치가 HBM5 대비 10∼25% 수준으로 낮아져 열 저항을 절반 이상 떨어뜨릴 수 있다.

김 상무는 "기존 패키징 구조로는 가속기 칩과 메모리 간의 물리적 거리 단축에 물리적 한계인 '메모리 장벽'(memory wall)이 존재한다"며 이와 같은 아키텍처 전환의 필요성을 강조했다

◆ HBF 첫 표준 규격 공개

SK하이닉스는 'FMS 2026' 개막에 맞춰 차세대 스토리지 기술인 고대역폭 낸드플래시(High Bandwidth Flash·HBF)의 첫 표준 규격을 공개하며 차세대 메모리 기술을 둘러싼 치열한 경쟁을 예고했다.

HBF는 고대역폭 메모리(HBM)와 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 사이에 놓이는 새로운 메모리 계층이다.

HBM처럼 데이터를 빠르게 주고받으면서도 낸드를 기반으로 해 용량을 크게 키울 수 있어 인공지능(AI) 추론 확산으로 다뤄야 할 데이터가 급격히 늘어난 상황에서 대역폭과 용량 확장성을 동시에 잡을 수 있는 기술로 주목받고 있다.

이번 규격은 지난해 8월 샌디스크와 HBF 표준화 협력에 나선 데 이어 올해 2월 컨소시엄을 출범한 지 약 6개월 만에 내놓은 첫 결과물이다.

용량은 낸드 다이를 8단과 16단으로 쌓는 두 가지 스택 구성을 기준으로 최대 512GB까지 정의했다.

대역폭은 세 등급(Grade 1∼3)으로 나눠 초당 약 0.4TB에서 3.0TB까지 구현할 수 있도록 규정했다.

현재 HBF 컨소시엄에는 구글과 텐스토렌트가 참여 중으로, 개방형 협력을 바탕으로 저변을 넓히는 동시에 기술 완성도와 시장 수용성도 높일 계획이다.

SK하이닉스 제공