삼성전자, GPU에 HBM 직접 올리는 'zHBM' 전격 공개…AI 메모리 판도 바꾼다

미국 'FMS 2026'서 차세대 초고속 메모리 신기술 발표…연산 병목·전력 소모 대폭 해결
기존 2.5D 패키징 한계 뛰어넘는 3D 수직 적층 기술…2027년 양산 목표
엔비디아·AMD 등 차세대 AI 가속기 탑재 논의…글로벌 HBM 시장 1위 자환 총력전

삼성전자 V10 BV-NAND

삼성전자가 그래픽처리장치(GPU)와 고대역폭메모리(HBM) 간의 연산 데이터 병목 현상을 근본적으로 해결할 차세대 메모리 신기술을 세계 최초로 전격 공개했다. 삼성전자는 6일(현지시간) 미국 칼리포니아주 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 글로벌 메모리 학술·전시회 'FMS(Future of Memory and Storage) 2026' 기조연설에서 GPU와 HBM을 수직으로 직접 적층하는 3D 융합 메모리 구조인 'zHBM(Zero-latency HBM)' 신기술을 공식 발표했다.

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기존 2.5D 패키징의 한계 극복…수직 적층(3D)으로 대역폭 3배 극대화

이번에 삼성전자가 선보인 'zHBM'은 기존 실리콘 인터포저(Interposer) 기판 위에 GPU와 HBM을 옆으로 나란히 배치하던 2.5D 패키징 방식에서 한 단계 더 나아간 혁신적 구조다.

 

zHBM은 하부의 AI 연산 반도체(GPU/NPU) 바로 위에 HBM 칩을 실리콘가공구멍(TSV) 기술로 직접 3D 수직 적층하는 방식을 채택했다. 이로 인해 GPU와 HBM 사이의 물리적 신호 이동 거리가 기존 대비 10분의 1 수준으로 줄어들어 데이터 전송 지연 시간(Latency)을 '제로(Zero)'에 가깝게 구현할 수 있게 됐다.

 

삼성전자 메모리사업부 기술 전문가는 "zHBM을 적용할 경우 기존 5세대 HBM3E 및 6세대 HBM4 대비 데이터 전송 대역폭은 3배 이상 향상되는 반면, 전력 소모량은 40% 이상 대폭 절감된다"며 "데이터센터의 초대형 언어모델(LLM) 학습과 추론 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 메모리 분야의 게임체인저"라고 설명했다.

 

2027년 양산 목표…글로벌 초거대 AI 가속기 시장 주도권 탈환

현재 글로벌 AI 반도체 시장에서는 초거대 AI 모델의 파라미터(매개변수)가 조 단위로 폭증함에 따라 메모리와 연산 장치 간의 데이터병목 현상이 최대 기술 난제로 꼽혀왔다.

 

삼성전자는 이번 zHBM 공개를 통해 주요 파운드리 및 반도체 설계 고객사들에게 차세대 AI 인프라를 위한 솔루션을 선제적으로 제시했다. 삼성전자는 글로벌 주요 빅테크 기업인 엔비디아(NVIDIA), AMD, 메타(Meta) 등과 이미 zHBM 샘플 검증 및 3D 패키징 파트너십 논의에 착수했으며, 2027년 상반기 양산을 목표로 팹(Fab) 라인 정비에 나설 계획이다.

 

특히 삼성전자는 메모리 셀 생산부터 최첨단 파운데이션 로직 칩 제조, 3D 턴키 패키징까지 일괄 수행할 수 있는 세계 유일의 '종합 반도체 기업(IDM)' 장점을 극대화하여 경쟁사인 SK하이닉스와 TSMC 연합군에 맞서 글로벌 AI 메모리 주도권을 확실히 탈환하겠다는 전략이다.

 

송재혁 삼성전자 DS부문 최고기술책임자(CTO) 사장은 "zHBM은 단순한 메모리 용량 증가를 넘어 연산과 기억의 경계를 무너뜨리는 반도체 구조의 대전환"이라며 "차세대 AI 데이터센터의 전력난과 성능 한계를 극복할 수 있도록 혁신적인 메모리 솔루션을 지속 공급하겠다"고 밝혔다.

• 출처: 삼성전자 DS부문 공식 보도자료