HBM 고대역폭 메모리 반도체 이해와 향후 전망 알아보기

HBM은 고대역폭 메모리 반도체입니다.

최근에 ChatGPT 열풍이 불고 전 세계에서 AI 분야에 많은 투자를 하겠다고 발표하고 있습니다.

이에 따라 메모리 반도체 최강국이자 HBM의 선두주자인 우리나라의 기업들도 AI 시대의 수혜를 받을 것으로 예상됩니다. 

 

 

HBM은 무엇이며 왜 AI시대의 총아로 기대를  한 몸에 받고 있는지 알아보겠습니다.

 

HBM 이해와 향후전망

 

HBM은 무엇인가?

HBM은 High Bandwidth Memory의 약자입니다. 말을 풀어보면 대역폭 (Bandwidth)이 높은 (High) 메모리 (Memory)인데 대역폭이 높다는 말은 data를 빠르게 전송할 수 있다는 의미입니다.

즉 HBM은 data를 빨리 전송할 수 있는 메모리 반도체입니다. 

 

HBM은 여러 개의 DRAM (Dinamic Random Access Memory)을 수직으로 연결한 3D(3차원) 구조로 형성하는 데 마치 메모리 칩을 고층빌딩처럼 층층이 쌓아 올린 구조라고 이해하시면 되겠습니다.

이렇게 적층 하는 구조의 이점은 적은 전력으로 data 처리량을 늘릴 수 있고, 고밀도로 쌓을 수 있기 때문에 작은 면적에 더 많은 용량을 담을 수 있습니다. 또한 정보의 흐름을 단순화하여 더욱 빠른 속도로 data를 전송할 수 있어 그래픽카드나 AI 등과 같이 연산이 많이 필요한 고성능 분야에서 대세를 차지할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

 

 

HBM의 전망

전 세계적으로 AI가 Hot한 이슈입니다. 그리고 그중에서 가장 수혜를 받고 있는 기업은 엔비디아입니다. 엔디비아는 GPU(Grarphics Processing Unit) 시장을 거의 독점하고 있을 뿐만 아니라, AI 가속기 전체 시장에서 90% 이상의 점유율을 보이고 있습니다.

GPU는 CPU(Central Processing Unit)와는 달리 제어하는 영역이 없어 그래픽 처리와 같이 특화된 연산을 빠른 속도로 처리하는 기능에 최적화되어 있어 딥러닝과 같이 많은 Data를 수없이 반복 계산하여 오차를 줄이고 정확도를 높이는 분야에 매우 적합합니다. CPU만으로는 수시간 걸리는 3D 프로그램 처리를 GPU에서는 불과 수십 분 이내에 처리가능합니다.

이런 특성으로 GPU의 수요가 AI시대를 맞아 폭발적으로 증가할 것으로 예상하고 있습니다.

 

그리고 이런 GPU안에 들어가는 것이 바로 HBM (High Bandwidth Memory)와 Graphic DRAM입니다.

GPU 용도에 따라 HBM을 사용하기도 하고 Graphic DRAM을 사용하기도 하는데, 고성능 용도에는 HBM을 사용하고 일반용도로는 Graphic DRAM을 사용합니다.

그 이유는 HBM이 Graphic DRAM보다 가격이 3배 이상 비싸기 때문입니다.

즉 개인용 PC처럼 가성비가 중요한 제품에는 상대적으로 저렴한 Graphic DRAM을 사용하게 되고 B2B (Business to Business) 용으로 회사의 Data Center에 들어가는 서버와 AI용으로는 성능과 data 처리 속도가 빠른 HBM을 사용합니다.

시장 조사업체에서 예상하는 HBM의 시장규모는 23년 올해 20억 4186만 달러 (2조 5833억 원)에서 28년 63억 2150만 달러 (7조 9979억 원) 규모로 연평균 성장률 25.4% 성장할 것으로 전망하고 있습니다. (모르도 인텔리전스 조사결과 인용)

 

 

HBM 시장에서 국내기업의 경쟁력

HBM 기술을 개발하기 시작한 시점은 2013년 정도이고 이후 세계의 반도체 기업 간에 기술선점을 위한 경쟁이 치열했습니다. 결국은 삼성전자와 SK 하이닉스가 우위 기술을 확보했고 그 결과 현재 HBM 시장의 90% 이상을 점유하고 있습니다.

물론 AI 시장이 각광을 받고 HBM 시장의 폭증이 예상되니 다시 세계 각국에서 HBM 기술을 확보하기 위한 경쟁에 나설 것으로 예상되지만 기술격차 해소에는 많은 노력과 시간이 필요하므로 한국 기업의 경쟁력은 지속 유지될 것으로 기대하고 있습니다.

 

현재 전통적인 메모리 반도체시장은 DRAM과 낸드플래시의 현물 가격하락과 물량감소, 재고폭증 등으로 어두운 터널을 지나고 있습니다. 반도체 혹한기를 맞아 대표적인 수출 효자상품이었던 반도체는 절대적인 수출 순위 1위 자리를 내주고 경제수지 적자의 원인으로 지목받고 있습니다. 대표기업인 삼성전자와 SK 하이닉스도 수분기 동안 적자의 늪에 빠져있습니다.

 

이렇게 앞이 보이지 않는 길고 어두운 터널에 HBM (High Bandwidth Memory)이 한 줄기 서광을 뿌려주고 있습니다.

이 한줄기의 빛을 따라 K-반도체가 어두운 터널을 벗어나 다시 비상하기를 기대해 봅니다.

 

 

이번 포스팅에서 HBM이 무엇인지, 전망은 밝은 지와 한국 기업의 경쟁력에 대해 알아보았습니다.

기술적인 내용들은 기본개념 중심으로 소개하고 시장에서 각광받는 이유 등에 대해 일반 상식 선에서 전해드리는 블로그이니 더 깊은 전문적인 내용이 궁금하신 분들은 추가 검색으로 확인해 보시기 바랍니다.

 

2023.08.05 - [Wealthy Life] - HBM 고대역폭 메모리 반도체 관련 업체 살펴보기

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