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지난 시간에는 젠슨의 삼성전자 홀대설에 대해 정리했었죠. 오늘은 삼성전자의 HBM 기술 여리서에 대해 정리해 볼까 하는데요. 어느덧 마이크론까지 통과한 NBDI의 HBM 퀄를 삼성전자가 통과하지 못하고 있는 상황. 그래서 점점 더 많은 이들은 삼성전자의 기술력이 이제 마이크론보다 열등하다는 결론을 내리고 있습니다. 특히 오랜 기간 각사의 디램을 두루해 본 얼리 어댑터 또 일부 엔지니어 층에 비해서도 삼성 메모리의 성능 여유에 대한 증언이 나오면서 향후 HBM 시장 판도에서 키징에 대한 문제는 우선 차치하더라도 애초에 디램다이 제조에서부터 기술력이 여유에 있다는 이야기가 최근에는 마치 정설처럼 회자되고 있죠.
정말 삼성전자는 이제 마이크론보다 메모리 제조 기술력이 떨어져 버린 것일까요? 세계 1위의 메모리 기업에겐 대체 어떤 일이 있었던 것일까요? 우선 엔비디아가 이른 바 AI 가속기라는 새로운 세그멘트에서 유의미한 매출을 올리기 시작한 것은 암페어 기반의 A100에서부터 당신만 하더라도 NBD HBM의 메인 밴더는 삼성전자였습니다. 물론 당시 HBM 시장 규모는 전체 디램 시장의 1% 수준에 불과했기 때문에 큰 의미는 없었다고 볼 수 있지만 나름 삼성은 2021년까지만 해도 HBM 시장 선점을 위한 재반 작업들을 하이닉스와 함께 성공적으로 수행하고 있었다고 볼 수 있는데 하지만 모두가 아시는 것처럼 엔비디아 HBM3의 나품에 먼저 성공한 것은 SK 하이닉스.
반면 그 이후 한참 동안 삼성전자는 NBDI의 공급막에 승선하지 못했는데요. 그 배경에 대해서는 아마 대부분의 분들이 잘 아실 거라 생각합니다.이 HBM 패키징 기술인 TCNCF와 MRMUF에 대한 이야기는 몇 년 전 가울에서도 자세히 정리했었고 오늘 이야기를 나누면서 핵심은 2025년이 된 지금까지 삼성의 HBM 전략 실패를이 TCNCF로만 설명하는 경우가 많다는 것입니다. 문제는 현재 삼성화 같은 TCNCF 방식을 사용하는 마이크론이 HBM3품에 먼저 통과하게 되면서 삼성은 하이닉스는 우선 차치하고 마이크론보다 HBM 기술이 떨어진다는 결론을 맺는 일각의 분석들이 나오게 되는 것인데요.
무엇보다이 삼성 여리설은 생각보다 설득력 있는 추가 근거들을 가지고 있습니다. 앞서도 잠깐 언급한 것처럼 가장 대표적인 것이 바로 다음과 같은 두 가지. 첫 번째는 삼성 DM이 타사 제품보다 실제 성능이 떨어지더라는 얼리 어댑터층의 실사용 후기들. 그리고 자사의 HBM이 경쟁사의 HBM보다 30%가량 성능이 좋다는 마이크론의 공식 매트인데요. 먼저이 전자의 경우는 컨슈머 시장의 최전선에 있는 얼리 어댑터 층에서 제기된 문제입니다. 보통이 헤비 유저들이 추가적인 성능 향상을 위해 레 클럭을 세팅값보다 올려서 사용을 하는데 이때 삼성용 메모리를 사용하면 다른 기업들 것보다 항상 오버클럭킹이 잘 안 되고 발언을 비롯한 재반 성능이 떨어지더라 하는 이야기죠.
대략 2019년 하반기부터 시작해 이후에도 꾸준히 제기되오면서 나름의 객관적 검증까지 끝난 사실상 팩트라고 볼 수 있습니다. 저 역시 지난 몇 년간 오버클럭을 고려해 PC를 조립하는 지인이 있으면 램은 그냥 하이닉스의 것을 사용하라고 권장하곤 하는데요. 핵심은 그것이 삼성의 기술력 문제인가? 또 HBM 성능과 연관이 있는가 하는 부분인데 메모리 시장에서이 오버클럭에 관여하는 고클럭과 타이밍 등의 이른바 작동 성능은 일종의 표준의 개념이죠. 좀 더 공격적인 성능을 추구할 수도 있지만 다소 보수적인 설계를 통해 생산의 안정을 추구할 수도 있습니다.
아, 그래서 언뜻 보면이 트레이드오프의 선택지에서 무조건 다른 기업보다 일단은 아주 조금이라도 더 높은 성능의 디램을 생산하는 것이 더 좋은 선택지인 것 같죠. 팩을 조금 상회하는 성능 여유값을 가지고 출시하면 오버클럭도 더 잘되고 발열이나 전류 누설에서도 훨씬 더 안정적인 동작이 가능합니다. 이것을 보통 헤드름 혹은 빈값이라고 하는데요. 메모리 업계에 이른바 명기 명품으로 통하던 메모리 제품들이 바로 이런 넉넉한 설계 여유를 가진 제품들이 되겠죠. 적어도 2000년대까지 기업들은 이러한 방식의 공격적인 전략 기조를 통해 실제로 유의미한 마케팅 효과까지 거둘 수 있었습니다.
IT 시장의 오피니언 리더들인 얼리 어댑터 계층에서부터 입소문이 돌면 그것이 곧 브랜드에 대한 기술력 신뢰도로 연결되면서 아주 자연스럽고 또 강력한 홍보 효과로 이어졌던 것이죠. 하지만 이러한 승리 공식이 조금씩 깨지게 된 것은 PC가 대중화되면서 오버클럭을 활용하지 않는 중가 시장으로 PC 시장의 무게 중심이 옮겨가고 이후에나 대개는이 오버클럭 없이 기본 세팅값에서 디램이 사용되는 노트북 스마트폰 또 서버용 디램 시장이 PC용 디램 시장보다 훨씬 더 큰 규모로 성장하면서 붙어인데 전체 디램 시장에서이 오버클럭의 의미를 가지는 DIY PC용 디램 영역은 계속해 그 비중이 감소해 3% 미만의 아주 작은 미치 영역으로 수렴하게 되면서 서 삼성은 보수적인 설계를 통한 안정적인 운영 기조로 선호하게 되죠.
여기에도의 삼성이 특히 보수적인 설계를 전략적으로 선택할 수밖에 없었던 또 다른 이유로 EUV의 선재 도입을 함께 꼽아 볼 수 있겠습니다. 하지만 여기서 우리가 찾아내야 할 핵심은 비단이 오버클럭 성능을 곧바로 삼성의 HBM 제조 기술력으로 연결시키는 것 자체는 어려울지 몰라도 어쨌든 이러한 전략적 선택 때문에 기본 설계 자체에서 삼성전자에다는 HBM을 위시한이 고대역폭 고발열군의 제품에서는 일정 부분 불리한 측면이 있을 수 있다는 점인데요. 무엇보다 더 결정적인 더 중요한 포인트는 거기에 더해 삼성의 HBM 제조 공정 자체가 다른 기업들에 비해 아예 한 세대가 더 뒤쳐졌었다는 것인데 우선 삼성전자가 NBDI에 HBM 3e 공급해 나서는 것이 2024년 중순경입니다.
이때 삼성이 사용한 공정이 1A 혹은 1알파로 불리는 4세대 10나노 공정이었죠. 반면에 하이닉스와 마이크론의 경우 4세대가 아닌 5세대 10난호 공정 1비 공정이었는데요. 파운드리처럼 메모리 반도체 역시 마찬가지로 이렇게 한 세대 격차가 나게 되면 기본적인 성능 격차가 발생하게 됩니다. 개우폭을 늘리기 위해 클럭을 높이면 스위스팟을 벗어나 더 큰 폭에 전력 소모와 발열이 발생하게 되는 것이죠. 특히 HBM의 경우는 이렇게 성능을 맞추기 위해 희생된 발열과 전력의 특성이 스택의 개수만큼 선형적으로 누적되게 되는데 마이크론이 주장하는 삼성에 비해 30% 더 낮은 전력 소비, 또 샘플링을 진행한 엔지니어들이 지적하곤 하는이 삼성과 마이크론 두 제품 간의 발열랑의 차이는 메모리 공정 한 세대의 격차에서 발생하는 기본적인 발열의 차이.
여기에 12단 스택에서 발생하는 발열량의 누적을 고려하면 단지 공정만으로도 어느 정도 충분히 설명이 가능한 이야기라 설명해 볼 수 있겠습니다. 아, 물론 삼성은 한 세대 전에 다위로 싸움을 했으니 당연히 질 수도 있는 것이다. 뭐 이런 식의 이야기는 전혀 아닙니다. 경쟁 기업이 한세더 앞선 공정으로 HBM3를 준비하는 상황에서 애초에 같은 세대 공정에서도 발열이나 클럭 여유가 다소 부족할 수 있었던 삼성이 오히려 경쟁자들에 비해 더 이전 세대의 공정으로 제품 전략을 짠 것은 명백한 실책이 되겠죠. 물론 당시의 상황을 살펴보면 삼성에 그냥 넉넉라도 어떻게든 해보자.
이런 식으로 전략을 짰던 것은 아닙니다. 후에 기회가 되면이 부분들도 자세히 정리하도록 하고 다시 오늘의 이야기로 돌아와 그동안 삼성이 패배했던 이유들 그래서 해당 부분에 대해 어떤 해답을 삼성이 갖고 왔는지 우리가 지켜볼 관전 포인트들이 되겠습니다. 지난 2024년 말 1알파 공정의 재설계에 들어가며 새롭게 등장한 1알파 프라임 공정이 올해 2분기부터 양산에 들어간 상황이라 성능 문제에 대해서는 아직 기대해 볼 수 있는 지점이 있습니다. 무엇보다 NBDI의 중국 라인업 또 AMD와 A식 진영의 경우 NBDI의 메인 가속기들보다 다소 낮은 수준의 서멀 요구를 가지고 있다는 점.
여기에 중국항 라인업의 수출이 제개되며 HBM 3와 관련해서는 어느 정도 공급자에게 유리한 시장 분위기가 만들어졌죠. 무엇보다 해당 이슈가 터지기 전부터 AMD A식 진영에 이미 삼성전자 HBM3 8단과 12단의 계약이 이루어지고 있었고 NBDI 역시 HM38단의 한정에서는 작년에 이미 컬스트가 통과된 상황이기 때문에 현재 일각에서 제기에는 삼성전자 HBM3 과다 생산의 이슈나 삼성전자 HBM3 12단의 N엔 NBD 향 퀄나리오 등은 만약 현실이 되더라도 시간이 흐르면 핵증이 가능한 수준에 낮은 정도의 리스크로 평가해 볼 수 있겠습니다.
따라서 실제 우리가 집중해 볼 부분은 HBM4인데요. 현업의 최전선에서 실제 계약을 맺는 주체들조차 잘 알지 못하는 이야기를 그 외에 인물들이 논하는 것 자체가 사실 너무도 우순 이야기라 가부에 대해서 이야기하는 것보다는 앞서 정리한 삼성이 갖고 있는 몇 가지 여유의 문제들,이 핵심 아젠다들에 대한 해답을 삼성이 가지고 왔는지이 부분을 꼼꼼히 살펴보는 것이 오늘 영상에서는 더 의미가 있겠죠. 우선 다음은 각사가 준비한 HBM4 전략입니다. 후에 하이닉스나 마이크론의 관점에서도 전략 방향을 분석하는 시간을 갖기로 하고 삼성전자의 관점에서 이들의 HBM4 전략과 관련해 주목해 볼 첫 번째 포인트는 바로 여기 1C라는 단어입니다.
HBM3에서 HBM3 8단 HBM3 12단까지 1A로 공정 열의 속에서 HBM 제조를 이용성이이 HBM4에서는 두 세대를 건너 1C로 바로 넘어가고 있는 모습.이는 이는 지난 3년간 HBM 시장에 이어졌던 삼성전자 공정위의 시기를 벗어나 삼성 HBM이 공정 우위를 확보하는 시대로이 국면이 전환된다는 것을 의미하는데요. 아니, 삼성의 시 성능에 대해서 아주 정확히 추정하긴 어렵지만 이전 세대였던 1로 만든 GDDR7다이의 성능, 그 발열의 특성들이 상당히 괜찮게 나온 것으로 보아 지난 몇 년간 이어지던 동일 세대에서의 특성 여의가 이미 어느 정도 해소된 것으로 추정해 볼 수 있고 무엇보다 HM4에서는 이제 경쟁 기업들에 비해 오히려 한 세대 더 앞선 공정으로 자조 전략을 준비하고 있다는 것인데요.
그렇다면 TCNCF 패키징 단에서의 변화는 없을까요? 우선 MRMUF가 HM3의 시대부터 삼성전자와 하이닉스의 성패를 갈랐던 핵심 요인 것은 맞지만 그로부터 다시 2년여의 시간이 흘렀습니다. 같은 TCNCF를 사용하는 마이크론이 이미 시장에 증명한 것처럼 TCNCF 쪽의 개선도 꾸준히 진행되고 있죠. 16단까지 TCNCF를 끌고 가겠다는 확고한 의지를 보여주고 있는 마이크론처럼 삼성 역시 내부적으로 어느 정도 확신을 가지고 있는 것으로 보입니다. 이것을 잃은바 어드밴스드 TCNCF로 치하는데요. 물론 결과는 조금 더 지켜봐야겠지만 사실이 TCNCF는 이후 하이브리드 본딩으로 이어지는 징검다리 기술이란 점에서 의미를 찾아야겠죠.
각 기업별로 조금씩의 시차가 있지만 HBM 42부터는 세 기업들이 순적으로 하이브리드 본딩 기술을 적용하게 되는데 이때 TCNCF를 사용하는 삼성과 마이크론의 경우 일부 기존 장비들을 그대로 사용할 수 있고 재매 관점에서는 cap펙스 비용이 절약되고 초기 수요 확보에 일정 부분에 축하적인 어드밴티지를 누릴 수 있겠습니다. 그렇게 만들어지는이 삼성전자 HBM4 전략 공정 여유의 상쇄 일시 선점을 통한 공정 우위로의 전환 그리고 하이브리드 전환기의 어드밴티지까지 여기에도의 삼성전자가 노리는 HBM4 시대의이 전략의 또 하나의 포인트는 파운드리와의 시너지 또 전사적인 선순한 구조의 완성인데요.
제조의 관점에서 HBM 4부터 만들어지는 가장 큰 변화는 현재는 메모리 라인에서 함께 제조되는 HBM의 베이스다이 제조가 파운드리로 이원화된다는 것인데 단순히 고사형이 HBM을 제조하는 것을 넘어 향후 더 고도화될 추가적인 커스텀의 요구를 수용하기 위해서죠. 개인적으로 현재 HBM으로 우리가 목도하고 있는 메모리의 위상 변화는 이어진 커스텀 메모리의 시대에 펼쳐질 것들에 비하면 그저 맛보기 정도에 불과하다고 생각하는데요. 선남 파운드리를 가지고 있는 삼성전자는이 커스텀 메모리 시대에 현재의 국면을 전항시킬 수 있는 티핑 포인트를 만들 수 있다는 것입니다.
현재 삼성전자 파운드리 사업부의 기술력은 냉정인 말에 TSMC에 비해서 다소 떨어진다고 할 수 있지만 HBM 베이스 다이를 제조하기 위해서는 아주 충분한 수율 또 미세도를 가지고 있고 더 중요한 것은이를 통해 삼성 파운들이 LSY 시너지 동반 상승의 선순한 구조를 완성시킬 수 있다는 것인데요. 결국 현재 삼성전자의 모든 문제가 시작되는 것은 파운드리 수주의 문제. 수주가 부족하니 수유를 못 올리고 수유를 못 올리니 또다시 수주를 놓치는 악순환이 이어지고 있죠. 선단 노드를 따라가기 위한 케펙스 투자를 삼각하기도 전 울며 겨자 먹기로 또 다시 다음 노드를 위한 투자를 진행하면서 적자가 누적되어 온 것인데 이때 HM 베이스타일을 찍기 위한 물량이 파운드리의 수주 기절을 채우고 이후이 범용 HBM이 커스텀 HBM으로 또 더 나아가서는 AI 반도체 설계의 중심으로 올라오는 시간 동안 메모리 시장에서의 영향력은 파운드리 LSI 사업부의 훈풍으로 더 나아가 삼성전자의 AI 반도체 시장으로의 본격 진입으로 이어질 수 있겠죠.
물론 오해는 없어야겠습니다. 다른 기업들도 스스로이 로직 다이를 만들 수 있을뿐만 아니라 TSMC 혹은 또 다른 파운드리와 협력을 통해 충분히 대응할 수 있죠. 다만 삼성전자는 원스톱 솔루션을 제공할 수 있어 조금 더 높은 대응성을 가질 수 있다는 것 장기적인 차원에서 협력 관계를 이어가기에 조금 더 수월한 측면이 있겠습니다. 아울러 외부 파운드리가 가져갈 마진을 일정 부분 더 보전할 수 있는 재무적 이점 정도도 삼성전사가 가져갈 수 있는 분명한 이점들이 되겠죠. 하지만 다시 한번 분명히 하고 싶은 것은이 모든 이야기는 그것이 현실이 되기 전까진 아직은 삼성전자가 그리는 청사진에 불과한 이야기.
다만 지금 너무도 어려운 시절을 보내고 있는 삼성전자가 아직은 포기하지 말아야 할 분명한 이유들이 있다는 것. 지금 하이닉스처럼 멋지게 삼성도 HBM 시장에 있어 그들의 기술을 증명해내는 그 순간들을 기다려 봅니다. 오늘 삼성의 HBM4 청사진에 대한 이야기를 듣고 마이크론을 응원하시는 분들은 또 조금 불편한 감정을 느끼시지 않았나 걱정이 됩니다. 무엇보다 오늘 이야기를 마무리하며 드리고 싶은 마지막 이야기는 하이닉스와 삼성 마이크론이 세 기업은 경쟁 관계가 아닌 공동 운명체에 더 가깝다는 점입니다. 가등한 점에서 사실 2025년 현재 HBM 시장의 미래를 두고 우리가 집중해야 할 것은 마이크론의 성능이 좋을까, 삼성전자의 성능이 좋을까라는 부분보다 작년 다소간 묶여 있던 삼성전자의 HBM 케파가 내년부터 만약 오롯시 HBM 시장에 풀리더라도이 수급이 유지될 수 있을까 하는 부분 그리고 본격화될 CXMT의 DDR5 시장 진입에 대한 부분이 되겠죠.
향후이 부분도 자세히 정리하기로 하고 당장 올해부터도 고민스러운 지점이 있습니다. 항상이 메모리 시장은 상승의 사이클 이후 어김없이 하락이 찾아왔고 특히 이번 사이클을 보며 주목해야 할 부분은 삼성의 케파가 묶여 있는 동안 마이크론과 하이닉스가 HBM 생상향 확대에 나름 성공적으로 대응했다는 점이 아닐까 싶은데요. 따라서 이미이 두 기업의 공급은 당초 시장이 예상했던 것보다 꽤 많은 부분 상향 조정된 부분이 분명히 있다는 것. 최근 붉고 있는 HBM 고점설. 2016년 HBM 공급 초과설은 숏 세력의 개미 털기가 아니라 사실 이러한 역사적 반복을 겪은 이들의 다분히 이성적이고 또 노련한 추정이 되겠습니다.
최근 수요 사이드를 책임지는이 하이퍼스켈러들의 케펙스가 올해 큰 폭으로 증가한 이후 내년부터 다소 그 증가폭이 감소하는 경향이 있기 때문에 이러한 추정들은 나름의 분명한 근거들도 함께 가지고 있는데 다만 최근 각국의 쏘린 AI 투자가 생각보다 큰 규모로 계속해 시장에 더해지고 있습니다. 여기 앞서 정리한 몇 가지 시장의 파라미터들, 특히 HBM4로 넘어가면서 증가하는 손실로 인한 산출량의 자연적 감소, 또 중국항 수출이 제기되면서 더해지는 예상밖에 수요 증가분을 함께 고려하면 삼성의 케파가 공급단에 더해지면서 만들어지는이 수급의 충격은 어느 정도 상쇄될 것이라는 추정도 가능한 상황이라는 점 함께 고려해야겠죠.
우선 가장 먼저 지켜볼 핵심은 조만간 맺어질 하이닉스와 엔비디아간 HBM4 초 계약 소식 그리고 삼성전자 HBM4 진입시기가 될 텐데요. 두 가지 결론이 나야 이후의 시장 경로에 대한 분석이 좀 더 의미가 있을 것 같죠. 이것이 루빈의 초시식이 초기 루빈의 생산량을 결정하게 될 것이고 그 이후에야이 HM4와 H뱀 3 믹스에 대한 대략적인 그림을 그려 볼 수 있겠습니다. 오늘 이야기가 좀 길어졌는데요. 이어지는 시간을 통해 하이닉스와 마이크론의 전략들도 함께 정리해 보면 좋겠죠. 2010년대 후반 HBM의 이야기를 정리하던 때와 마찬가지의 마음으로 삼성, 하이닉스, 마이크론, 그리고 소재 부품 장비 시장에 수많은 우리 기업들이 함께 만들어 갈 메모리 센트릭 시대의 모습을 머릿속에 그려봅니다. 그때까지 메모리 반도체 시장의 이야기들 꼼꼼히 기록해 나가도록 하겠습니다. 행복해 한 보내십시오. 오늘도 함께 해 주셔서 감사합니다. 입니다.
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