베이스 다이가 중요한 이유
엔비디아의 차세대 고대역폭 메모리인 NVHBM은 메모리 컨트롤러를 GPU에서 베이스 다이로 옮긴다. 이로써 프로세서 공간이 확보돼 더 많은 연산 회로를 넣을 수 있다. 다른 칩과 통신하는 물리 계층은 표준 HBM보다 약 60% 작다. 서울경제에 따르면 이 설계는 HBM4E보다 최대 30% 더 많은 대역폭과 15% 적은 전력을 제공한다.
엔비디아는 삼성, SK하이닉스, 마이크론에 메모리 코어 다이에는 6세대 D램을 사용하면서 베이스 다이는 TSMC의 3나노 공정으로 생산하도록 요청했다. 이는 삼성이 오랫동안 자체 생산해 온 부품의 생산을 분리하는 것이다.
수율 격차가 선택을 강제했다
삼성은 자사 공정이 아닌 TSMC의 3나노 라인에서 베이스 다이를 생산할 예정이다. 업계 추정에 따르면 TSMC의 3나노 수율은 90%를 넘는 반면, 삼성의 경쟁 2나노 공정은 약 60% 수준이다. 이 격차로 인해 엔비디아가 대량으로 원하는 부품에 자체 생산 베이스 다이는 위험 요소가 됐다.
이번 협력은 삼성과 TSMC가 HBM에서 처음으로 손을 잡는 사례가 될 것이다. 두 회사는 첨단 파운드리 분야의 직접 경쟁자다. 삼성은 표준 HBM과 다른 고객에게 판매하는 맞춤형 제품에 대해서는 자체 생산 모델을 유지할 계획이다. 또한 수요가 TSMC의 생산 능력을 초과할 경우 자사 파운드리에서 NVHBM 베이스 다이를 생산할 수 있을지도 검토하고 있다.
메모리 공급은 여전히 타이트
TSMC는 타이난 팹18에 3나노 라인 두 개를 추가하고 있으며, 양산은 2027년 상반기와 2028년으로 예정돼 있다. 또한 애리조나 두 번째 공장과 일본 구마모토에도 3나노 라인을 계획하고 있다.
메모리가 여전히 병목이다. UBS는 내년 글로벌 HBM 공급이 10% 부족할 것으로 전망한다. 중국 CXMT는 D램 로드맵을 확장하면서 3분기 매출이 최대 619% 증가할 것으로 예상한다. 삼성과 SK하이닉스도 엔지니어 확보에 나서고 있으며, 한국 반도체 인력의 이직률은 사상 최저로 떨어졌다.
장비 제조사들에게 이번 변화는 프로세서가 아닌 메모리에 전용되는 3나노 로직 생산 능력이 늘고, 스택당 진공 공정 단계가 증가한다는 것을 의미한다. 증착, 식각, 스퍼터링 단계가 추가될 때마다 축이 회전하는 동안 진공을 유지하는 로터리 씰과 피드스루 수요가 늘어난다.
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