HBM4와 HBM3E 차이: 대역폭 2배를 만든 구조 전환

SK하이닉스는 지난 7월 말 실적 발표에서 HBM4 양산을 하반기부터 본격 확대하고 10여 개 고객과 장기 공급 계약을 맺었다고 밝혔다. 6세대 고대역폭 메모리인 HBM4는 올해부터 AI 가속기의 주력 메모리 자리를 HBM3E에서 넘겨받고 있다. 두 세대가 무엇이 다르고 그 차이가 왜 중요한지, JEDEC 표준과 제조사 공식 발표를 기준으로 정리했다.

1. 사실 — 무엇이 바뀌나

가장 큰 변화는 데이터가 오가는 통로의 수다. JEDEC 표준 JESD270-4 기준으로 HBM4는 I/O 단자를 1,024개에서 2,048개로, 독립 채널을 16개에서 32개로 각각 두 배로 늘렸다. 핀당 속도를 무리하게 올리지 않고도 스택당 대역폭이 두 배로 커지는 구조다. 또 하나의 전환은 스택 맨 아래에서 데이터 흐름을 제어하는 베이스 다이가 메모리 공정에서 로직(파운드리) 공정으로 옮겨간 점이다. 제어 회로가 정교해져 속도와 전력 효율을 함께 끌어올릴 수 있게 됐고, 메모리 회사와 파운드리의 협업이 사실상 필수가 됐다.

2. 근거 — 숫자·표

JEDEC 표준 속도는 핀당 8Gbps로, 이때 스택당 대역폭은 약 2TB/s다. SK하이닉스는 개발 완료 발표에서 표준을 웃도는 10Gbps 이상 동작을 구현했다고 밝혔는데, 단순 환산하면 스택당 2.5TB/s급이다. HBM3E 12단(36GB, 약 1.2TB/s)과 비교하면 스택당 대역폭이 두 배 안팎으로 커지고, 전력 효율은 전 세대 대비 40% 이상 개선됐다는 것이 제조사 설명이다. AI 가속기는 연산기보다 메모리 대역폭에서 먼저 병목이 생기는 만큼, 이 격차가 곧 가속기 세대 교체의 전제 조건이 된다. 다만 로직 베이스 다이와 고단 적층으로 원가가 올라, 공급 가격은 HBM3E보다 높게 형성될 것이라는 게 시장조사업체들의 공통된 전망이다.

3. 남은 변수 — 아직 확정되지 않은 것

확정되지 않은 부분도 있다. SK하이닉스 HBM4 베이스 다이에 TSMC 12nm급 공정이 쓰인다는 것은 업계 보도일 뿐 공식 확인은 없고, 구체적 공급 가격과 인상 폭도 공개된 적이 없다. 표준이 허용하는 16단 64GB 제품의 양산 시점, 2027년 양산을 목표로 샘플이 공급된 후속 규격 HBM4E의 일정도 변수로 남아 있다. 발열 관리 역시 과제로, SK하이닉스는 열저항을 30% 이상 낮추는 iHBM 기술을 개발 중이라고 밝혔다.

같은 날 발행한 "SK하이닉스 HBM4 양산 확대"(05번)는 이번 공급 계약의 사업적 의미를, "HBM 기준 문서"(10번)는 HBM 세대 전체의 규격과 용어를 다룬다.