HBM3E 5세대 AI메모리 전쟁 (삼성전자, SK하이닉스, 마이크론)

 

 

AI 기술의 발전에 따라 HBM(High Bandwidth Memory) 칩은 고대역폭 메모리 기술의 일종으로 고성능 컴퓨팅(HPC), 서버, 네트워킹, 그래픽 카드 등에서 요구되는 대용량 데이터 처리를 위해 설계되었습니다.

 

 

5세대 HBM3E 메모리

 

 

 

5세대 HBM3E칩 내용 및 진행 상황

 

HBM칩의 세대별 발전, 관련 회사, HBM칩의 용도 및 기술력 그리고 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 회사의 5세대 HBM칩인 HBM3E에 대한 스펙과 진행상황을 정리해 보았습니다.

 

HBM칩의 세대별 발전

 

최근부터 HBM이란 용어에 대해서 사람들이 많은 관심을 가지게 되었지만, 알고 보면 이미 10년 전부터 HBM 칩은 생산되고 있었습니다.

간략하게 1세대부터 현재 5세대에 이르기까지의 대역폭 발전을 기준으로 정리해 보았습니다.

 

✔️ 1세대 HBM (HBM1)

 

2013년경 도입되었으며, 128GB/s의 대역폭을 제공했습니다.

이 HBM칩은 AMD Fiji GPU에 처음 사용되었습니다.

 

✔️ 2세대 HBM (HBM2)

 

대역폭이 256GB/s로 두 배 증가했으며 삼성전자와 SK하이닉스가 주요 생산업체였습니다.

엔비디아(NVIDIA)의 Volta 아키텍처와 AMD의 Vega GPU에 사용되었습니다.

 

✔️ 3세대 HBM (HBM2E)

 

대역폭이 410GB.s로 두 배 가까이 증가했으며 데이터 처리 속도와 전력 효율성 측면에서 크게 향상되었습니다.

고성능 GPU, AI 가속기, 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템 등에 적용되었습니다.

 

✔️ 4세대 HBM (HBM3)

 

대역폭이 819GB/s 이상의 대역폭을 제공하며 이전 세대에 비해 전송 속도와 저장 용량, 전력 효율 등 크게 향상되었습니다.

3세대 HBM 적용분야와 더불어 데이터 센터와 과학 연구 분야에 적용이 되었습니다.

 

✔️ 5세대 HBM (HBM3E)

 

대역폭이 최대 1.2TB/s 이상의 대역폭을 제공하며 이는 매우 높은 수준의 데이터 전송 속도를 요구하는 작업에 필요합니다.

특히 AI와 머신러닝, HPC 분야에서의 성능 요구사항을 충족시킵니다.

 

 

HBM칩의 사용 용도 및 기술력

 

HBM은 주로 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 머신러닝, 대규모 데이터 센터, 고급 그래픽 처리 등 대용량 데이터를 빠르게 처리해야 하는 분야에서 사용됩니다. 

또한 HBM의 스택 구조와 초고속 인터커넥트 기술은 기존 메모리 솔루션들과 비교할 때 현저히 높은 대역폭과 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다.

 

 

마이크론(Micron) HBM3E와 삼성전자 HBM3E 비교

 

마이크론에서 5세대 HBM인 HBM3E 세계 최초 양산으로 앞으로의 HBM 시장에서의 마이크론 점유율 목표를 25%로 정했다고 합니다.

또한 5세대 양산소식과 함께 엔비디아에 5세대 HBM을 판매한다는 뉴스도 보도되었습니다.

며칠 뒤, 삼성전자에서 5세대 HBM3E 개발 성공 뉴스가 보도되었고, 마이크론의 5세대 HBM보다 더 기술력 있는 제품을 개발 완료하여 곧 양산을 시작한다는 소식이 전해졌습니다. 

	마이크론 (HBM3E)	삼성전자 (HBM3E)
데이터 속도	9.2 Gbps	9.8 Gbps
최대 대역폭	1.2 TB/s	1.225 TB/s 이상
저장 용량	24GB (36GB 개발중)	24GB and 36GB
적층 기술	8Hi-Stack (12Hi-Stack 개발중)	8Hi and 12Hi Stacks
양산 시점	양산 시작	상반기 양산 시작

 

이미 스태킹 기술에서는 삼성전자는 12층 적층 기술 개발을 완료하였고, 마이크론은 8층 적층 기술로 제작되었습니다. 

또한 저장용량도 24GB뿐만 아니라 36GB로써 마이크론의 5세대 HBM3E 성능을 앞서나가고 있다는 것을 알 수 있습니다.

 

※ SK하이닉스도 5세대 HBM3E를 개발중에 있습니다

 

 

지금까지의 반도체와 차이점과 HBM의 중요성은?

 

HBM은 AI, 머신러닝, 그래픽스 렌더링, 과학적 시뮬레이션 등 대용량 데이터를 빠르게 처리해야 하는 최신 애플리케이션에 이상적인 메모리 솔루션으로 만들어집니다.

 

✔️ 차이점

 

. 인터페이스 폭

 

HBM은 수백 개의 메모리 채널을 사용하여 데이터를 전송할 수 있으며, 이는 DDR이나 GDDR 기술보다 훨씬 넓은 인터페이스를 의미합니다. 이로 인해 훨씬 더 높은 대역폭을 달성할 수 있습니다.

 

. 적층 기술

 

HBM은 메모리 칩을 수직으로 쌓아 올리는 3D 적층 기술을 사용합니다.

이는 기존의 평면 메모리칩과 비교했을 때 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리할 수 있게 해 줍니다.

 

. 에너지 효율성

 

HBM은 기존 DDR이나 GDDR 메모리보다 훨씬 더 에너지 효율적입니다.

이는 데이터 센터와 모바일 장치에서 전력 소모를 줄이는데 크게 기여합니다.

 

✔️ 중요성

 

・ 고대역폭 제공

 

HBM은 적층 메모리 기술과 마이크로 범프 인터커넥트를 사용하여 여러 메모리 다이(die)를 쌓아 올리고 이들을 실리콘 인터포저를 통해 서로 연결합니다. 이 구조는 훨씬 더 넓은 인터페이스를 통해 데이터를 전송할 수 있게 해 기존 메모리 기술 대비 몇 배나 높은 대역폭을 제공합니다.

 

・ 에너지 효율성

 

데이터 전송 시 발생하는 에너지 소모를 줄입니다.

HBM은 데이터를 전송하기 위해 더 낮은 전압을 사용하며 높은 대역폭으로 인해 동일한 양의 데이터를 처리할 때 더 적은 에너지를 사용합니다. 

 

・ 소형 폼팩터

 

HBM은 적층 구조를 통해 공간 효율성을 높입니다. 이는 모바일 장치, 고성능 컴퓨팅 시스템에서 공간을 절약할 수 있게 해 줍니다.

 

・ 저지연성

 

HBM은 낮은 지연 시간을 제공하여 고속 데이터 처리가 필요한 애플리케이션의 성능을 향상시킵니다.

 

 

AI뿐만 아니라, 자율주행과 로봇산업 더 나아가 모든 분야에 HBM 반도체는 필수 부품이 될 것입니다.

이처럼 1세대부터 HBM은 만들어왔었지만 4세대 HBM부터 화제가 되면서 HBM이란 메모리 반도체를 알게 되었다는 사실에 관심이 많이 부족하지 않았나 생각하며 반성해 보는 시간을 가져봤습니다.

 

세상은 우리가 생각하는 것보다 더 빨리 변화하고 있고, 그 변화보다 더 빨리 움직이는 기업이 있다는 사실에 5년 그리고 10년 후의 미래가 옛날 스케치북에 그렸었던 날아다니는 자동차, 로봇과 함께 일하는 모습, AI와 함께 하는 삶이 현실이 될 것만 같습니다.

 

조금이라도 도움이 되셨다면 좋아요와 댓글 부탁드리겠습니다.

 

오늘도 좋은 하루 보내세요 :-D