송재혁 삼성전자 최고기술책임자(CTO) 사장이 11일 서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘세미콘코리아 2026’의 기조연설 발표 전 취재진의 질문에 답변하고 있다. /사진:연합

[대한경제=심화영 기자] 삼성전자 반도체(DS) 부문이 차세대 고대역폭메모리(HBM4)를 전면에 내세워 ‘기술 본색’을 강조하고 나섰다. 업계 1위 SK하이닉스를 추격하는 구도는 여전하지만, 최소한 분위기만큼은 확연히 달라졌다는 평가다.

송재혁 삼성전자 DS부문 최고기술책임자(CTO) 사장은 11일 서울 코엑스에서 열린 ‘세미콘 코리아 2026’ 기조연설에 앞서 취재진과 만나 “세계에서 가장 좋은 기술력으로 대응했던 삼성의 원래 모습을 보여주는 것”이라며 HBM4 경쟁력에 강한 자신감을 드러냈다.

그는 “HBM4는 사실상 기술에 있어서는 최고”라며 “차세대 HBM4E, HBM5에서도 업계 1위가 될 수 있도록 기술을 준비하고 있다”고 말했다. 고객사 반응에 대해서도 “피드백이 매우 만족스럽다”고 강조했다.

삼성전자는 HBM4 개발 초기부터 승부수를 던졌다. 10나노 6세대(1c) D램을 적용하고, 베이스 다이에 자체 4나노 파운드리 공정을 투입했다. 메모리와 로직을 모두 보유한 IDM(종합반도체기업) 구조를 전면 활용한 전략이다.

그 결과 HBM4 데이터 처리 속도는 JEDEC 표준(8Gbps)을 크게 웃도는 최대 11.7Gbps를 구현했다. 이는 전 세대 HBM3E(9.6Gbps) 대비 약 22% 빠른 수치다. 단일 스택 기준 메모리 대역폭은 최대 3TB/s로 전작 대비 2.4배 향상됐고, 12단 적층으로 최대 36GB 용량을 제공한다.

삼성은 설 연휴 이후 엔비디아에 공급할 HBM4를 양산 출하할 계획이다. HBM3E에서의 일정 지연을 만회하기 위한 ‘선제적 진입 전략’ 성격이 짙다.

이날 기조연설에서 송 사장은 단순한 제품 성능을 넘어 ‘AI 시스템 아키텍처’ 경쟁을 강조했다.

그는 “AI 연산 속도는 급격히 빨라지고 있지만 메모리 대역폭이 시스템 발전의 허들이 될 수 있다”며 “설계·로직·메모리·패키지를 모두 최적화하는 코옵티마이제이션(Co-optimization)이 필요하다”고 말했다.

삼성은 베이스 다이에 컴퓨트 코어를 결합하는 차세대 메모리 구조를 공개했다. 일부 연산을 GPU에서 메모리 쪽으로 분담해 동일 전력에서 성능을 높이겠다는 구상이다. 커스텀 HBM 역시 고객과 협의 중이며, “동일 파워에서 퍼포먼스를 개선하는 결과를 실험·개발하고 있다”고 밝혔다.

이는 HBM을 단순한 ‘고속 메모리’가 아니라 AI 시스템 일부로 재정의하려는 전략으로 읽힌다. PIM(프로세싱 인 메모리), 다이투다이 인터페이스, 웨이퍼 투 웨이퍼 본딩 등 차세대 기술도 병행한다.

다만 시장 구도는 녹록지 않다. SK하이닉스는 2025년 HBM 시장에서 50%를 웃도는 점유율을 유지하며 선두를 지키고 있다. HBM4 물량에서도 엔비디아 공급의 상당 부분을 확보한 것으로 알려졌다.

특히 수율 격차는 단기 승부의 핵심 변수다. 업계에 따르면 SK하이닉스는 HBM4에서도 80~90% 수준의 수율을 확보한 반면, 삼성은 아직 개선 여지가 남아 있다는 평가가 나온다. 기술 스펙이 곧바로 수익성과 직결되지는 않는 이유다.

그럼에도 분위기는 달라졌다. 삼성은 HBM4에서 ‘최초 양산’ 타이틀과 최고 속도를 앞세워 기술 주도권 회복을 시도하고 있다. 평택 P4 4단계 증설과 고객 다변화 전략도 병행한다.

2026년 HBM 시장은 ‘삼성의 기술 선점’과 ‘SK하이닉스의 안정적 공급’ 전략이 정면으로 맞붙는 분기점이 될 전망이다. 단기간 점유율 역전은 쉽지 않지만, 메모리·파운드리·패키지를 모두 보유한 삼성의 IDM 통합 전략이 중장기 변수로 작용할 가능성은 있다.

송 사장은 “AI 수요가 폭발적으로 증가하는 만큼 이를 충분히 지원하는 것이 1차 목표”라며 “미래 AI 시대에도 인류 발전에 기여하겠다”고 말했다.

심화영 기자 dorothy@

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