SK하이닉스가 세계적인 파운드리(반도체 수탁생산) 기업인 대만 TSMC와 협력해 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 생산과 첨단 패키징 기술 역량을 강화할 계획이다.

SK하이닉스는 19일, 최근 대만 타이베이에서 TSMC와 기술 협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결하고 TSMC와 협업해 오는 2026년 양산 예정인 HBM4(6세대 HBM)를 개발할 계획이라고 발표했다.

특히, 인공지능(AI) 반도체 시장을 이끄는 기업인 엔비디아는 SK하이닉스로부터 AI 연산작업의 핵심인 그래픽처리장치(GPU)용 HBM을 공급받아 TSMC에 패키징 하도록 맡겨 이를 조달하고 있다.

SK하이닉스는 "AI 메모리 분야의 글로벌 리더로서, 세계 최대 파운드리 업체인 TSMC와의 협력을 통해 HBM 기술의 새로운 혁신을 이끌어낼 것"이라며, "고객, 파운드리, 메모리 간의 협력을 통해 메모리 성능의 한계를 넘어설 것"이라고 강조했다.

양사는 HBM 패키지의 베이스 다이(base die) 성능 향상을 위해 노력하고 있다.

HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 메모리다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성형 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요한 것으로 알려졌다.

HBM은 베이스 다이 위에 D램 단품 칩인 코어 다이(core die)를 쌓고, 이를 실리콘관통전극(TSV) 기술로 수직 연결해 제조한다. 베이스 다이는 GPU와 연결돼 HBM을 통제 기능을 수행한다.

SK하이닉스는 HBM 4세대인 HBM3 시장의 90%를 점유하고 있다. SK하이닉스는 지난 3월 18일 HBM 5세대인 HBM3E도 이달 말부터 AI 칩 선두 주자인 엔비디아에 공급한다고 밝혔다

SK하이닉스는 5세대 HBM인 HBM3E까지는 자체 D램 공정으로 베이스 다이를 만들었으나, HBM4부터는 TSMC가 보유한 로직 초미세 선단공정을 활용해 베이스 다이에 다양한 시스템 기능을 추가할 계획이다.

SK하이닉스의 HBM3E는 초당 최대 1.18테라바이트(TB)의 데이터를 처리한다. 이는 풀-HD급 영화(5GB) 230편 분량이 넘는 데이터를 1초 만에 처리하는 수준이다.

HBM4는 HBM3에 비해 두 배 가까운 고속과 고용량 성능을 구현해야 한다. 이를 위해 베이스 다이는 단순히 D램 칩과 GPU를 연결하는 기능을 넘어 시스템반도체에서 요구하는 다양한 기능을 수행할 필요가 있으며, 이는 기존의 일반 D램 공정으로는 제작이 어려운 것으로 알려져 있다.

SK하이닉스는 이를 통해 성능, 전력 효율 등에 대한 고객들의 폭넓은 요구에 부합하는 맞춤형 HBM을 생산할 계획이다.

또한, 양사는 SK하이닉스의 HBM과 TSMC의 첨단 패키징 공정인 '칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트'(CoWoS) 기술을 결합하여 최적화하는 데 협력하며, HBM 관련 고객의 요청에 공동으로 대응하기로 했다.

김주선 SK하이닉스 AI 인프라 담당 사장은 "TSMC와의 협업을 통해 최고 성능의 HBM4를 개발하는 것뿐만 아니라, 글로벌 고객들과의 개방형 협업을 가속화할 것"이라며, "앞으로 맞춤형 메모리 플랫폼의 경쟁력을 높여 '토털 AI 메모리 프로바이더'로서의 위상을 확립하겠다"고 밝혔ek. 

케빈 장 TSMC 수석부사장은 "TSMC와 SK하이닉스는 수년 동안 견고한 파트너십을 유지해 왔으며, 세계 최고의 AI 솔루션을 시장에 공급해 왔다"며 "HBM4에서도 긴밀한 협력을 통해 AI 기반의 혁신을 지원할 최고의 통합 제품을 제공할 것"이라고 말했다.