HBM4를 준비하는 메모리 업계

(출처: 마이크론)

현재 메모리 업계의 주요 화두는 차세대 고속 고밀도 메모리인 HBM입니다. 현재 HBM3까지 양산한 업계는 내년에 HBM3E 메모리를 양산하기 위해 준비하고 있습니다. 그리고 그 다음은 HBM4입니다. 삼성전자와 SK 하이닉스, 마이크론 등은 2025년 쯤 HBM4 메모리 개발을 완료하고 2026년부터 양산에 들어가게 될 것으로 예상하고 있습니다. HBM4 메모리는 스택당 대역폭이 1024bit에서 처음으로 2048bit로 두 배 늘어나 속도가 한 차례 비약적으로 높아질 것으로 예상됩니다.

삼성 전자에 따르면 HBM4 메모리는 비전도 필름 (non-conductive film (NCF)) 어셈블리나 하이브리드 구리 결합 (hybrid copper bonding (HCB)) 같은 신기술을 적용해 높은 온도를 견디면서 성능을 높일 수 있다고 합니다. HBM 메모리는 기본적으로 여러 개의 메모리 다이를 쌓아 올린 구조이기 때문에 발열량이 많으며 GPU나 서버 프로세서 같이 열이 매우 많이 나는 시스템과 함께 사용되므로 장시간 고온 환경에서도 안정적으로 작동을 해야 합니다.

아직 HBM4에 대한 구체적인 스펙은 공개되지 않았지만, 현재 HBM3 3982개의 마이크로범프를 사용하는 만큼 그보다 더 많은 숫자의 연결 통로를 위해 더 많은 마이크로범프를 넣어 크기가 55마이크로미터 이하로 줄어들 것으로 예상됩니다. HBM는 이런 마이크로 범프를 뚫고 연결되는 TSV를 통해 높은 속도를 내기 때문입니다.

2048bit 메모리 대역 덕분에 HBM4의 대역폭은 스택 당 2TB/s를 넘을 예정입니다. 삼성 전자의 HBM3E 메모리가 9.8Gbps의 속도와 스택 당 1.25TB/s의 대역폭을 지니는 점을 생각하면 2.5TB/s나 그 이상의 속도도 기대할 수 있습니다. 4개의 메모리만 사용해도 10TB/s라는 대역폭을 확보할 수 있는 셈입니다.

용량은 HBM3/3E가 최대 16 Hi 스택에 64GB인 점을 생각하면 최소한 그보다는 더 높을 것입니다. 상식적으로 생각하면 1세대에 두 배 늘어나는 게 정상이지만, 아직은 최종 스펙이 공개될 때까지 기다려 봐야 할 것입니다.

HBM 메모리는 한동안 주목을 받지 못하다가 최근 AI 붐과 함께 다시 급부상하고 있습니다. 앞으로 서버 및 고성능 컴퓨팅 부분에서 적용이 확대된다면 고성능 그래픽 카드를 중심으로 GDDR 메모리를 대체할 수 있어 미래가 주목됩니다.

참고

https://www.anandtech.com/show/21088/hbm4-in-development-2048bit-interface-will-require-more-collaboration

https://www.tomshardware.com/news/samsung-expects-hbm4-memory-to-arrive-by-2025

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