송재혁 삼성전자 최고기술책임자(CTO)가 2일(현지시간) 대만에서 열린 ‘컴퓨텍스 2026’에서 HBM5 및 HPB 열관리 기술에 대해 설명하고 있다. /사진:연합

[대한경제=심화영 기자] 삼성전자가 차세대 인공지능(AI) 메모리 시장 주도권 확보를 위해 8세대 고대역폭메모리(HBM)인 HBM5를 첫 공개했다. 특히 HBM5에는 AI 반도체의 최대 난제로 꼽히는 발열 문제를 해결하기 위한 새로운 열관리 기술이 적용됐다.

삼성전자는 2일 대만 타이베이에서 개막한 IT 전시회 ‘컴퓨텍스 2026’에서 HBM5 실물 모형(목업)을 처음 공개했다. 지난달 업계 최초로 HBM4E 샘플을 출하한 데 이어 HBM5 청사진까지 제시하며 차세대 HBM 경쟁에서도 선도적 위치를 확보하겠다는 전략이다.

이날 현장에서 송재혁 삼성전자 DS부문 최고기술책임자(CTO) 사장은 “AI 기술은 메모리, 파운드리, 로직, 패키징 기술이 결합되는 종합 예술”이라며 “종합 반도체 회사인 삼성전자가 가진 강점을 보여주고자 했다”고 말했다.

이번에 공개된 HBM5의 핵심은 새로운 열관리 기술인 HPB(Heat Path Block, 굴뚝형 열 배출 구조)다. HBM은 여러 개의 D램 칩을 수직으로 쌓아 성능을 높이는 구조다. 하지만 AI 연산이 고도화될수록 데이터 처리량과 전력 소비가 증가하면서 발열 문제가 성능을 제한하는 핵심 변수로 떠오르고 있다.

HPB는 이러한 문제를 해결하기 위해 메모리 내부에 별도의 열 배출 통로를 만드는 기술이다. 송 CTO는 이를 “굴뚝 같은 구조”라고 설명했다. 발열이 집중되는 베이스 다이 특정 구간에서 열이 빠르게 외부로 전달되도록 해 열 저항을 낮추고 동작 안정성을 높이는 방식이다.

삼성전자는 이미 HBM4E 기반으로 HPB 기술 검증을 완료했고, HBM5부터 본격 적용할 계획이다. 다만 고객 요구에 따라 적용 시점이 앞당겨질 가능성도 있다고 밝혔다.

특히 삼성전자는 HPB가 단순히 메모리 기술만으로 구현할 수 없는 솔루션이라는 점을 강조했다. 발열 경로를 최적화하려면 메모리 설계뿐 아니라 베이스 다이, 로직 칩, 패키징까지 전체 시스템을 함께 설계해야 하기 때문이다.

송 CTO는 “HPB는 베이스 다이 전체를 최적화해야 하는 기술”이라며 “메모리와 파운드리, 로직 기술을 모두 보유한 종합 반도체 기업이라는 점에서 삼성이 경쟁력을 갖고 있다”고 말했다. HBM5에는 삼성전자의 최신 1c(10나노급 6세대) D램과 차세대 2나노 공정 기술이 적용될 예정이다.

삼성전자는 이날 HBM5와 함께 최근 샘플 출하를 시작한 HBM4E도 공개했다. HBM4E는 1c D램 코어 다이와 삼성전자 자체 4나노 공정으로 제작한 베이스 다이를 결합해 핀당 최대 16Gbps 속도와 4TB/s급 대역폭을 구현했다.

아울러 삼성전자는 HBM 성능과 발열 제어를 한층 강화할 차세대 패키징 기술인 ‘하이브리드 코퍼 본딩(Hybrid Copper Bonding)’도 세계 최초 적용을 목표로 개발 중이라고 밝혔다. 이 기술은 이미 주요 고객사들에 샘플 공급이 진행된 상태다.

업계에선 HBM4 경쟁이 양산 단계에 진입한 가운데 삼성전자가 HBM4E와 HBM5, 하이브리드 본딩, HPB 등 차세대 기술 로드맵을 공개하면서 AI 메모리 시장 주도권 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 보고 있다.

심화영 기자 dorothy@

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