삼성전자 12단 HBM, 엔비디아 퀄 테스트 통과의 의미

기술적 의미: 12단 HBM의 도전과 성과

 

삼성전자가 개발한 업계 최초 12단 적층 HBM3E D램(36GB) 패키지. 삼성전자가 엔비디아의 검증을 받은 12단 적층 HBM(고대역폭메모리) 제품은 현존 최고 수준의 기술 집약체로 평가됩니다. 무엇보다 12개의 D램 칩을 쌓아 올린 적층 설계는 종전 8단 적층 대비 설계·제조 난이도가 비약적으로 높습니다. 삼성은 24Gb 용량의 D램 칩을 실리콘 관통 전극(TSV) 기술로 12단까지 수직 연결하여 업계 최대 용량 36GB의 HBM3E를 구현했다고 밝혔습니다ceoscoredaily.com. 이를 통해 용량과 대역폭을 각각 50% 이상 향상시켜 초당 최대 1,280GB/s의 압도적 데이터 대역폭을 달성했는데, 이는 이전 세대 8단 HBM3 대비 성능과 용량 모두 절반 이상 개선된 수치입니다hankyung.com. 이러한 성능 향상으로 12단 HBM3E는 대용량 AI 연산에 필요한 메모리 대역폭을 제공하여 AI 모델 학습 속도를 약 34% 끌어올릴 수 있다는 분석도 나옵니다news.samsung.com.

설계 난이도 측면에서 12단 적층은 열 관리와 기계적 안정성이 최대 과제로 꼽힙니다. 칩을 높이 쌓으면 열이 축적되고, 얇아진 각 층의 칩은 휘어짐(warping) 현상으로 신뢰성이 저하될 수 있습니다. 삼성은 이런 문제를 해결하기 위해 첨단 패키징 기술을 적용했습니다. 예를 들어 어드밴스트 TC NCF(열압착 비전도성 필름) 공정을 도입하여 12단 적층임에도 전체 높이를 8단 제품과 동일하게 유지했고, 칩 사이 간격을 **7㎛(마이크로미터)**까지 줄여 빈 공간(기포)을 제거함으로써 적층 밀도를 20% 이상 높였습니다news.samsung.com. 이처럼 초박형 접착 공정으로 칩 휨을 최소화하여 12단 적층에 필요한 평탄도와 안정성을 확보한 것이 기술적 쾌거로 평가됩니다.

주요 핵심 기술 요소들을 정리하면 다음과 같습니다:

• TSV 기반 12단 적층: 하나의 HBM 패키지에 24Gb짜리 D램 칩 12개를 TSV로 수직 연결해 36GB 용량 달성ceoscoredaily.com. TSV는 칩에 수천 개 미세 구멍을 뚫어 전극을 연결하는 기술로, 높은 적층 구현의 핵심입니다ceoscoredaily.com. 적층 칩이 늘어나면서 발생하는 신호 지연과 전력 분배 문제를 극복하기 위한 미세 공정 제어가 필요합니다.
• **열 설계 및 패키징: 12단으로 높아진 스택의 발열 해소를 위해 이종(異種) 마이크로범프 구조를 도입했습니다. 신호 전달이 필요한 부분에는 작은 범프를, 열 배출이 필요한 영역에는 더 큰 범프를 사용하여 열을 효과적으로 분산시켰습니다news.samsung.com. 이러한 열 설계 최적화는 적층 증가에 따른 온도 상승을 억제하고 제품 수율 향상에도 기여했습니다news.samsung.com.
• Advanced TC NCF 공법: 삼성의 특수 열압착 비전도성 필름(TC NCF) 접합 기술은 적층 칩 간 간격을 7µm까지 줄여 업계 최소로 만들고, 칩 사이 빈 틈을 없앴습니다news.samsung.com. 그 결과 12단임에도 패키지의 전체 두께를 8단 수준으로 유지하여 기존 HBM 패키지와의 호환성을 확보했습니다news.samsung.com. 동시에 얇아진 칩의 뒤틀림을 방지해 기계적 안정성을 높인 것이 기술적 성과입니다.

이러한 기술 혁신의 결과, 삼성 12단 HBM3E는 동일 공간에 더 많은 메모리 용량과 대역폭을 구현하여 AI 시대에 요구되는 고성능·고용량 메모리 솔루션으로 자리매김했습니다news.samsung.com. 8단 HBM3 대비 용량 36GB, 대역폭 1.28TB/s의 기록적 사양은 고객사 요구에 부응하는 것이며news.samsung.com, 이를 가능케 한 적층 및 열 관리 기술은 향후 더 높은 적층(예: 16단 이상) 개발의 발판이 될 것으로 보입니다.

2. 산업적 영향: HBM 시장 판도와 경쟁 구도

HBM 시장 현황과 경쟁사 동향: 현재 HBM 시장은 SK하이닉스가 기술 선도와 점유율 면에서 앞서 있습니다. SK하이닉스는 업계 최초로 HBM3E 8단 및 12단 제품을 양산해 엔비디아에 독점적으로 공급하면서, 2025년 1분기 HBM 분야 **시장점유율 약 70%**를 차지했습니다counterpointresearch.comcounterpointresearch.com. AI 서버 수요 급증에 발맞춰 HBM을 가장 먼저 성공적으로 공급한 덕분에, SK하이닉스는 사상 처음으로 분기 DRAM 매출에서 삼성전자를 제치고 1위를 차지하기도 했습니다counterpointresearch.com. 또한 SK하이닉스는 작년부터 HBM3E 12단을 세계 최초 양산하여 엔비디아에 제공했고, 한발 앞서 차세대 HBM4 개발에도 돌입해 HBM4 12단 샘플을 엔비디아 등에 공급하기 시작하는 등 시장 주도권을 강화하고 있습니다yna.co.kr.

한편 **마이크론(Micron)**도 HBM 분야에서 후발주자이지만 빠르게 추격 중입니다. 마이크론은 2024년 말부터 엔비디아의 차세대 AI GPU인 블랙웰(Blackwell) 울트라, 코드명 GB300에 맞춘 HBM3E 12단 제품으로 엔비디아의 품질 인증을 통과하며 대량 양산에 들어갔다고 알려졌습니다yna.co.kr. 실제로 업계에 따르면 마이크론은 최근 엔비디아로부터 12단 HBM3E에 대한 퀄 테스트를 통과했고, 곧 해당 제품을 본격 공급할 계획이라고 합니다yna.co.kr. 이로써 HBM 시장은 SK하이닉스의 독주에 마이크론의 반격이 가세한 양상이며, 업계 3위인 마이크론의 존재감도 점차 커지고 있습니다.

이러한 가운데 삼성전자의 12단 HBM 개발 및 엔비디아 인증 통과는 HBM 시장 판도에 새로운 변수가 될 전망입니다. 삼성은 메모리 업계 1위의 위상에도 불구하고 HBM 분야에서는 그간 SK하이닉스 대비 뒤처졌다는 평가를 받아왔습니다. 실제로 삼성전자는 엔비디아향 HBM3E 제품의 인증 지연으로 2023~2024년 초 AI 반도체 호황의 수혜를 제대로 누리지 못했고, 그 사이 SK하이닉스는 한 세대 앞선 D램 공정(1b)으로 HBM을 선점하며 기술 격차를 벌렸습니다businesspost.co.kr. 그러나 이번에 12단 HBM의 핵심 관문을 통과함으로써 삼성도 본격적인 반격의 발판을 마련했습니다. 업계 관계자에 따르면 삼성전자 HBM3E 12단은 이미 엔비디아의 단품(베어다이) 테스트를 사실상 통과하여 “쓸만하다”는 평가를 받았고 현재 최종 완제품 인증 단계에 있는 것으로 알려졌습니다dealsite.co.kr. 이는 삼성 HBM이 기술적으로 엔비디아의 요구 수준에 근접했음을 시사하며, 향후 공급망 진입이 가시화되었음을 의미합니다.

다만 단기적인 시장 점유율 변화는 제한적일 수 있다는 지적도 있습니다. SK하이닉스가 이미 엔비디아 초기 물량을 선점하여 HBM3/HBM3E 물량을 대부분 공급하고 있고, 마이크론까지 가세한 상황이라 삼성전자가 뒤늦게 합류하더라도 초반 대규모 물량 확보는 어렵다는 분석입니다dealsite.co.kr. 실제로 삼성전자가 금년 하반기 엔비디아 퀄 테스트에 최종 합격하더라도, 엔비디아 HBM 초도 물량은 SK하이닉스가 사실상 독점한 구도가 형성되어 있어 삼성의 공급 비중은 크지 않을 것이라는 전망이 나옵니다dealsite.co.kr. 따라서 2025년 내 점유율 변화는 제한적일 수 있으나, 중장기적으로는 삼성의 참여로 HBM 시장의 경쟁 구도가 한층 심화될 전망입니다. 세 업체(SK하이닉스·삼성전자·마이크론)가 각축하는 구도가 형성되면 향후 HBM 가격 협상력에도 변화가 생기고, 고객사 입장에서는 공급선 다변화로 수급 안정성과 가격 경쟁 혜택을 기대할 수 있습니다. 궁극적으로 삼성의 HBM 시장 합류는 HBM 전체 파이의 확대(AI 수요 대응)와 함께 기존 강자의 독점 완화로 이어져 산업 전반에 활력을 불어넣을 것으로 예상됩니다.

3. 고객 관점: 엔비디아 인증 배경과 다른 고객사 영향

엔비디아(NVIDIA): 세계 최대 AI GPU 업체인 엔비디아가 삼성전자 12단 HBM을 퀄 테스트 통과시킨 배경에는 공급망 다변화와 수급 안정 의도가 깔려 있다는 분석입니다. 젠슨 황 엔비디아 CEO는 지난해부터 삼성 HBM에 관심을 보여왔으며, 2024년 GTC 행사에서 삼성 부스를 찾아 삼성 HBM3E 12단 시제품에 직접 “Jensen Approved” 사인을 남기기도 했습니다yna.co.kryna.co.kr. 그는 당시 기자간담회에서 “삼성전자 HBM을 테스트하고 있으며 기대가 크다”고 언급해 삼성 HBM의 빠른 인증 통과와 공급에 대한 기대감을 드러냈습니다yna.co.kr. 엔비디아가 이처럼 적극적으로 삼성에 러브콜을 보낸 이유는, 폭증하는 AI용 HBM 수요를 기존 공급사(SK하이닉스, 마이크론)만으로는 충분히 충족하기 어려웠기 때문입니다. 특히 2023년 이후 ChatGPT 열풍으로 H100 등 AI 가속기 수요가 급증하면서 HBM 공급 부족 현상이 빚어졌고, 엔비디아로서는 추가 공급원 확보가 절실했습니다yna.co.kr. 삼성전자의 참여는 엔비디아 입장에서 공급 리스크를 줄이고 협상력을 높이는 전략적 선택인 것입니다. 더불어 기술적으로도 엔비디아는 삼성에 지속적인 피드백을 제공해왔습니다. 젠슨 황은 2025년 CES에서 “삼성은 새로운 설계를 해야 한다”고 언급하며 삼성 HBM의 초기 설계 수정 필요성을 지적하기도 했는데yna.co.kr, 이후 삼성은 발열 및 전력 소모 등을 개선하여 재도전에 나선 것으로 알려졌습니다ddaily.co.krdealsite.co.kr. 결국 엔비디아 입장에서 삼성 HBM3E가 “사용 가능한 수준”m.ruliweb.com으로 올라섰기에 인증을 통과시킨 것이며, 이는 향후 엔비디아의 차세대 GPU(예: Blackwell 아키텍처)에 삼성 HBM이 공급될 길이 열렸음을 의미합니다yna.co.kr. 다만 엔비디아는 이미 SK하이닉스 및 마이크론과 긴밀한 협력을 해오고 있어, 삼성에 배정될 초기 물량은 한정적일 수 있습니다dealsite.co.kr. 그럼에도 추가 공급원 확보를 통한 가격 경쟁 유도와 공급 안정성 제고 측면에서 엔비디아가 얻는 이득은 분명하며, 삼성으로서도 세계 1위 AI칩 업체를 고객사로 확보했다는 상징성과 향후 물량 확대 가능성이 큰 의미를 갖습니다.

• AMD: 엔비디아에 이어 AMD 역시 삼성 HBM에 주목하는 대표적 고객사입니다. AMD는 자사의 데이터센터용 AI 가속기 **Instinct 시리즈(MI200, MI300 등)**와 고성능 GPU에 HBM을 채택해왔는데, 그동안 주로 SK하이닉스 HBM을 활용해 왔습니다. 그러나 엔비디아가 HBM 물량을 대거 확보하면서, AMD 입장에서도 제2 공급원 발굴이 중요해졌습니다. 업계에서는 AMD의 차세대 AI 칩인 Instinct MI350에 삼성전자 12단 HBM3E D램이 탑재될 가능성이 유력하다고 보고 있습니다dealsite.co.kr. MI350은 2025년 출시 예정인 제품으로 288GB의 HBM3E 메모리가 요구되는데(예: 36GB HBM * 8개 스택)thelec.kr, 이를 위해 삼성과 AMD가 공급 협력을 논의 중인 것으로 전해졌습니다. 실제로 삼성전자와 AMD는 AI 분야에서 전략적 공조 움직임을 보이고 있으며, 삼성 메모리가 AMD 신규 AI칩에 채용된다면 AMD는 원활한 메모리 수급과 비용 절감 효과를 얻고 삼성은 엔비디아 외의 대형 고객을 확보하여 HBM 사업을 확대하는 윈윈이 될 전망입니다. 증권가 정보에 따르면 삼성은 2025년 AMD에 수십만 개 이상의 HBM3E 12단 물량을 공급하고, 2026년에는 AMD 차세대 제품용 HBM4 공급까지 계획하고 있는 것으로 알려져 있어blog.naver.comautodaily.co.kr, 엔비디아에 이은 두 번째 핵심 고객사로 AMD를 잡게 될 가능성이 높습니다.
• 인텔(Intel): 인텔 역시 고성능 데이터센터 CPU와 AI 가속기(예: Habana Gaudi, FPGA 등)에서 HBM을 활용해왔으며, 향후 제품에도 HBM 채택을 늘릴 것으로 보입니다. 인텔의 경우 과거 일부 제품에 삼성 HBM2E를 공급받은 사례가 있고blog.naver.comautodaily.co.kr, 차세대 Xe HPC GPU나 AI 칩에서도 HBM3/4 수요가 예상됩니다. 삼성의 12단 HBM이 엔비디아 인증을 통과함으로써 품질 신뢰도를 입증받은 만큼, 인텔도 향후 삼성 HBM을 공급 옵션에 넣을 가능성이 있습니다. 특히 인텔은 메모리 자회사였던 IMFT 분사 이후 HBM 부문에서는 외부 조달에 의존해야 하는데, SK하이닉스와 마이크론에 더해 삼성이 가세하면 인텔 입장에서도 공급망 안정성이 높아집니다. 현재 인텔의 일부 데이터센터 CPU에는 HBM2E가 탑재되고 AI 가속기에도 HBM이 필수적인 만큼, 삼성으로서는 인텔을 새로운 고객사로 확보할 여지도 있습니다. 다만 인텔의 HBM 수요는 엔비디아·AMD 대비 상대적으로 제한적이어서, AMD와 함께하는 듀얼 고객 전략을 통해 초기 사업 기반을 다지는 것이 중요할 것으로 보입니다.

요약하면, 삼성의 HBM이 엔비디아 인증을 통과한 것은 주요 고객사들에게 새로운 선택지를 제공하는 의미가 있습니다. 엔비디아는 이를 통해 공급망을 다변화하고, AMD·인텔 등은 SK하이닉스 중심의 시장에서 삼성이라는 대안을 확보함으로써 메모리 조달 전략에 변화를 줄 수 있게 되었습니다. 이는 메모리 공급사와 고객사 간 힘의 균형에도 영향을 미쳐, 한쪽에 치우쳤던 HBM 공급 구조가 보다 협상력이 분산된 구조로 바뀔 가능성을 시사합니다.

4. 경제적 함의: 삼성 메모리 사업과 시장에 미칠 영향

• 매출 및 수익 기여 전망: 삼성전자 12단 HBM3E가 본격 양산·납품될 경우 메모리 사업부의 신규 매출원으로 기여할 전망입니다. HBM은 일반적인 PC/모바일 DRAM과 비교해 부가가치가 매우 높은 프리미엄 제품으로, 가격도 용량 대비 4~5배 수준으로 비쌉니다sedaily.com. 예를 들어 고성능 AI GPU 하나에 탑재되는 HBM의 가격은 수백 달러에 달해, 적은 물량으로도 상당한 매출을 올릴 수 있습니다. SK하이닉스의 사례에서 보듯 HBM 판매 증가는 DRAM 부문 실적 개선에 직접적인 영향을 주어 왔습니다. 삼성전자 역시 그간 부진했던 HBM 분야 매출이 엔비디아·AMD향 공급으로 발생하면, 전체 메모리 사업 실적 방어에 도움이 될 것으로 기대됩니다. 다만 단기적으로는 공급 물량이 제한적일 수 있어 올해 당장의 매출 급증 효과는 크지 않을 수 있습니다dealsite.co.kr. 실제 딜사이트 분석에 따르면, 삼성전자가 설령 엔비디아 HBM3E 인증을 통과해도 당장 유의미한 수익을 내기는 어려울 것이라는 전망이 있습니다dealsite.co.kr. 이는 앞서 언급한 대로 초기 물량 대부분을 SK하이닉스 등이 차지하고 있기 때문입니다. 따라서 2025년 하반기부터 소규모 공급을 시작해 2026년 이후 점진적 매출 확대를 노리는 그림이 현실적입니다. 증권가에서는 HBM 수요가 향후 몇 년간 급증세를 이어갈 것으로 보고 있어, 삼성으로서는 중장기적으로 HBM 사업을 주요 캐시카우로 육성할 가능성이 있습니다.
• 반도체 산업 및 시장 영향: 삼성의 12단 HBM 양산과 대형 고객사 진입은 글로벌 반도체 산업 전반에도 의미 있는 변화입니다. 우선 AI 시대 필수 부품인 HBM의 공급 여력이 확대됨으로써, AI 인프라 확충에 속도가 붙고 기술 혁신이 가속될 수 있습니다. 엔비디아 등 시스템 업체들이 HBM 공급 부족으로 생산에 제약을 받는 상황이 완화되면, 더 많은 AI 가속기가 시장에 풀려 AI 생태계 성장을 뒷받침할 것입니다. 또한 HBM 분야에서 세 업체 간 경쟁 심화는 기술 개발 경쟁으로 이어져, 향후 HBM4, HBM5 등 차세대 메모리의 개발 속도를 높이는 촉진제가 될 것으로 보입니다. 반대로 공급사 증가로 HBM 가격이 안정화되거나 하락 압력이 생길 가능성도 있습니다. 단기적으로는 AI 수요가 워낙 강해 HBM 공급이 부족한 상황이라 세 업체 모두 풀가동해도 수요를 겨우 맞추는 형국이지만, 중장기적으로 공급 경쟁이 본격화하면 가격 조정이 이루어질 수 있습니다. 이는 메모리 업체들에는 수익성 압박 요인이 될 수 있으나, 전반적으로는 AI 시스템 비용 감소로 이어져 AI 반도체 수요를 더욱 확대시키는 선순환을 가져올 수 있습니다. 또한 삼성의 참여는 지역적으로도 의미가 있습니다. HBM 시장은 지금까지 한국(SK하이닉스)-미국(마이크론) 양강 구도였는데, 같은 한국의 삼성전자가 합류하면서 국산 HBM 비중이 한층 높아질 전망입니다. 이는 글로벌 메모리 패권 경쟁 측면에서 한국 업체들이 HBM 주도권을 유지하는 데 긍정적으로 작용합니다. 반면 마이크론 등에는 새로운 경쟁자 등장으로 시장 점유율 확보 경쟁이 더욱 치열해지는 부담으로 작용할 것입니다.
• 주가 및 실적 전망: 투자자 관점에서도 삼성의 HBM3E 엔비디아 인증 소식은 호재 요인으로 인식됩니다. 그동안 삼성전자 주가는 메모리 업황 부진 속에 AI 호황의 수혜를 SK하이닉스에 일부 뺏긴 측면이 있었는데, 이번 성과로 삼성도 AI 특수에 동참할 수 있다는 기대감이 형성되고 있습니다. 실제 증권사들은 삼성전자의 HBM 관련 진전 상황에 주목하며 투자 의견 상향을 유지하고 있습니다. 예를 들어 키움증권은 "채널 체크 결과 엔비디아와 AMD향 12단 HBM3E 제품의 양산 테스트가 아직까지 큰 문제없이 진행되고 있다"며, 삼성전자에 대한 매수(BUY) 의견과 목표주가 8만원을 제시했습니다businesspost.co.krbusinesspost.co.kr. 이는 그간 부진했던 HBM 인증이 순조롭게 해결되면서 향후 실적 개선에 대한 신뢰도가 높아지고 있다는 의미입니다. 물론 실적 기여가 가시화되려면 실제 공급 계약과 매출 발생이 확인되어야 하지만, 시장에서는 선행적으로 기대감을 주가에 반영하는 모습입니다. 특히 AI 열풍으로 HBM 수요 급증세가 수년간 지속될 것으로 전망되므로, 삼성전자가 이 시장에서 일정 지위를 확보하면 메모리 부문의 질적 성장(고부가 제품 비중 상승)에 따른 이익률 개선이 가능할 것입니다. 다만 향후에는 SK하이닉스, 삼성, 마이크론 간 점유율 경쟁과 기술 경쟁이 심화되어 변동성이 커질 수 있으므로, 삼성전자가 HBM4 이후 세대에서 확실한 기술적 우위를 확보하는 것이 지속적인 실적 성장을 위해 필요하다는 지적도 있습니다yna.co.kryna.co.kr. 종합적으로 볼 때, 삼성의 12단 HBM 엔비디아 인증 통과는 단순히 제품 하나의 승인 이상으로, 삼성 메모리 사업 재도약의 신호탄이자 반도체 업계의 판도 변화를 예고하는 사건으로 평가됩니다. 앞으로 실제 매출과 이익으로 결실을 맺는지, 그리고 HBM 시장의 경쟁 지형을 어떻게 바꿀지 주목됩니다.

참고: 이번 분석에는 최근 보도자료와 업계 전문가 의견을 참조하였습니다. 인용된 자료를 통해 보다 정확한 수치를 확인할 수 있습니다 – 삼성전자 공식 발표hankyung.comnews.samsung.com, 업계 기사 및 애널리스트 분석dealsite.co.krcounterpointresearch.com 등. 이러한 최신 정보들을 종합하면, 삼성전자 12단 HBM의 엔비디아 퀄 통과는 기술적 쾌거일 뿐만 아니라 시장 경쟁구도 재편과 사업 실적 개선으로 이어질 중요한 계기로 볼 수 있습니다. 앞으로 삼성전자가 이 모멘텀을 살려 HBM 시장에서 지속적인 혁신과 점유율 확대를 이뤄낼지가 관건입니다.