HBM 반도체란? - 완전히 새로운 반도체인가?

반도체 제조 분야는 메모리와 비메모리 분야가 있고, 우리는 메모리 반도체의 강국이고, 비매모리 반도체는 미국을 열심히 따라가려 노력하고 있다는 것은 많은 사람들이 알고 있습니다. 그런데, 요즘 언론에 많이 보이는 HBM 반도체는 뭘까요? 같이 알아봅시다.
 

 

 HBM 반도체?

HBM은 High Bandwidth Memory의 약자로, 우리말로 하면 고대역폭 메모리 정도가 되겠습니다. 기존에 사용하는 메모리보다 훨씬 높은 대역폭을 제공하는 차세대 메모리 기술입니다. HBM은 3D 스택 구조로 제작되어 있어, 기존 메모리보다 훨씬 빠른 데이터 전송 속도를 보여줍니다. 이러한 특성으로 인해 HBM은 고성능 그래픽 처리 장치(GPU)와 슈퍼컴퓨터 등에서 주로 사용됩니다.

HBM은 완전히 새로운 기술은 아닙니다. 이전에도 일부 제조/판매가 되긴 했지만, 고성능 메모리여서 일반적인 DRAM보다 가격이 높아 많이 팔리는 제품은 아니었습니다. 하지만 최근 Chat GPT와 같은 생성형 AI 기술의 발전에 따라, AI 모델의 연산 요구 사항이 증가하면서 HBM의 수요가 빠르게 늘고있습니다.
 

 

 

더 자세히 알아봅시다.

HBM은 높은 대역폭을 자랑합니다.

대역폭은 일정시간에 데이터를 보낼 수 있는 데이터의 양을 말합니다.  3D 스택 구조, 즉 일반적인 반도체를 위로 쌓아 올린 구조로 되어있어, 보낼 수 있는 데이터의 양이 기존의 메모리 반도체에 비해 월등히 높습니다. 따라서 수퍼컴퓨터에서 많이 하는 병렬처리 작업이나, 계산량이 많은 인공지능의 딥러닝 등의 작업에서 좋은 성능을 보여줍니다.

HBM으로 보다 빠르게 데이터에 접근할 수 있습니다.

위로 쌓아올린 구조를 하고 있는 HBM은 그 형태상의 특성때문에 데이터의 이동거리가 짧아 프로세서의 데이터 접근에 대한 지연시간이 기존 메모리보다 상대적으로 짧습니다. 이로인해 프로세서의 작업 진행시 훨씬 빠른 처리가 가능하게 됩니다.
 

HBM은 전기소모량이 적고 크기는 더 작습니다.

3D 스택구조는 전력소비도 그만큼 줄일 수 있습니다. 위로 쌓아올린 구조이기 때문에 서로 연결하는 선길이가 짧을 뿐 아니라 단위시간에 많은 데이터를 처리하기 때문에 적은 양의 전기로도 더 많은 작업을 할 수 있습니다. 위로 쌓아올린 구조이다보니, 평면에 펼쳐진 2D 구조보다 같은 용량의 메모리를 설치하는데 더 작은 공간을 차지하게 됩니다.

HBM은 아무나 못 만듭니다.

3D 스택구조이기 때문에 기존 메모리 제조기술보다 고도화된 기술이 필요합니다. 따라서 기존의 메모리 반도체 기술강국인 우리나라 이외에는 만들 수 있는 나라가 극히 제한이 되어있는 기술이며, 초격차를 이룰 수 있는 하나의 원인이 됩니다.
 
이러한 장점에도 불구하고, HBM은 제조과정이 복잡하여 가격이 높고, 쌓아올린 구조이다보니 기본적으로 제공되는 용량이 크지 않습니다. 또한, 위로 쌓아올리는 구조로 만들어지기 때문에 내구성에도 문제가 지적되고 있습니다.
 
그럼에도 불구하고, 최근 AI나 빅데이터 처리와 같은 대규모 데이터의 처리에 대한 수요가 꾸준이 늘어나고 있기때문에 HBM의 시장 전망은 밝다고 할 수 있겠습니다.
 

 

대한민국의 기술력! HBM도 초격차!

대한민국은  메모리분야의 강국으로서 한발앞서 HBM에서도 차세대인 HBM3를 내놓고 있습니다. 이는 이전버전인 HBM2E에 비해 전송속도를 75%, 용량은 200%나 향상시킨 제품입니다. 전력소비도 20%나 줄였다고 합니다.
 
삼성전자와 SK하이닉스는 2022년부터 양산에 들어갔으며, 이외에는 미국의 Micron이 2023년도에 양산에 들어갔을 만큼, 대한민국의 메모리 반도체 제조회사가 초격차를 이루고 있는 분야라해도 과언이 아니라 할것입니다.

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