"포스트 HBM 찾아라"…글로벌 열풍 올라탄 K소부장

글로벌 반도체업계가 ‘포스트 HBM’ 찾기에 속도를 내고 있다. D램을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 비약적으로 높인 고대역폭메모리(HBM)가 인공지능(AI) 반도체의 핵심으로 떠올랐지만 비싼 가격과 제조 난도, 공급 병목 등 한계에 부닥쳐서다. 국내 반도체 소부장(소재·부품·장비) 업체도 HBM 대항마 시장에 올라타기 위해 동분서주하고 있다.

포스트 HBM 기술은 크게 세 가지 방향으로 나뉜다. 첫째는 표준 D램을 ‘업그레이드’한 제품이다. 주로 그래픽카드용 고속 D램으로 쓰는 그래픽 D램(GDDR)이 대표적이다. GDDR은 HBM에 비해 데이터가 흐르는 길의 너비(대역폭)는 좁지만 속도는 빠르다. GDDR의 가격은 HBM 대비 20분의 1 수준이다.

이런 장점을 고려해 엔비디아는 중국 수출용 보급형 AI칩(B40)에 삼성전자의 2나노급 ‘24기가비트(Gb) GDDR7’을 채택했다. 국내 인쇄회로기판(PCB) 업체 심텍은 GDDR 기판 분야 시장 점유율 1위로, GDDR7 기판을 생산하고 있다.

둘째는 연결과 모듈화를 통해 메모리 기능을 확장하는 기술이다. 연결의 대표 주자는 CXL다. 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU), 시스템온칩(SoC)등 서로 다른 프로세서와 메모리를 일종의 고속도로로 연결해 준다. DDR5 등 범용 반도체에 CXL 기술을 적용하면 메모리 용량이 10배 이상 늘어난다. 이 분야는 HBM 경쟁에서 SK하이닉스에 뒤진 삼성전자가 2021년 세계 최초로 시제품을 선보이며 시장을 주도하고 있다. 국내 소부장 기업 중에선 네오셈이 세계 최초로 CXL 메모리 검사장비 상용화에 성공했다. 국내 팹리스(반도체 설계 전문기업) 스타트업 파네시아는 CXL 통신의 가교 역할을 하는 ‘CXL 스위치’를 개발해 주목받았다.

모듈화를 대표하는 소캠(SOCAMM)은 저전력 D램(LPDDR5X)을 서버용 모듈로 재구성한 기술이다. 최근 미국 메모리 업체 마이크론이 삼성전자와 SK하이닉스를 누르고 엔비디아에 가장 먼저 공급해 화제가 됐다. 16개 칩을 열전도율이 높은 구리선으로 연결해 발열을 최소화했다. 자연스레 전력 소비가 줄고 용량은 더 크다는 평가를 받고 있다.

국내 PCB 전문업체 티엘비가 엔비디아의 소캠 개발에 참여 중인 것으로 알려졌다.

셋째는 강유전체메모리(FeRAM)처럼 메모리 셀 구조 자체를 혁신하는 것이다. FeRAM은 D램과 비슷한 속도를 내면서 전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 메모리다. 기존 플래시 메모리보다 속도는 빠른데 전력 소모가 적어 AI칩 에너지 효율 개선에 효과가 있을 것으로 예상된다. 삼성전자는 지난 5월 미국에서 열린 ‘국제메모리워크숍(IMW) 2025’에서 FeRAM 개발 현황을 소개했다. 주성엔지니어링은 최근 제2연구소 신설 계획을 밝히며 강유전체 기술 선점을 미래 과제로 제시했다.

반도체업계 관계자는 “HBM 이후를 준비하는 기술 흐름은 단순 대체가 아니라 구조와 패키징, 연결 방식 전반의 재편”이라며 “소부장 기업엔 게임의 규칙이 바뀌는 지금이 새로운 시장을 선점할 기회”라고 말했다.

황정환 기자 jung@hankyung.com