SK하이닉스가 올해는 고객사 수요에 맞춰 8단 적층 HBM3E(5세대 고대역폭 메모리) 양산에 집중하고 12단 HBM3E는 올 3분기에 개발을 완료해 내년부터 본격 공급하겠다는 계획을 밝혔다. HBM 생산량 확대로 일반 D램에 쓰이는 웨이퍼 생산능력(캐파)에 제약이 생기면서 올 하반기에 일반 D램 공급 부족(쇼티지)이 일어날 가능성도 제기했다.

25일 SK하이닉스는 올 1분기 실적 발표 컨퍼런스콜을 통해 "올해 고객사가 원하는 HBM3E 제품은 주로 8단 적층"이라며 "12단 HBM3E는 올 3분기 개발을 완료하고 고객 인증을 거쳐 내년 수요가 본격적으로 늘어나는 시점에 안정적으로 공급하려고 준비 중"이라고 밝혔다.

이는 엔비디아, AMD 등 HBM 고객사가 12단 HBM3E를 탑재한 차세대 AI칩(B200·MI350)을 각각 내년 1분기와 올해 4분기에 출시하는 것에 따른 제품 로드맵으로 풀이된다.

SK하이닉스는 "HBM3E는 높은 성능과 대역폭, 밀도 증가 등을 고려해서 기존 HBM3(4세대 고대역폭 메모리)보다 높은 가격에 공급하고 있다"며 "업계 최고 수준 극자외선(EUV) 기술로 HBM3E 양산도 순조롭게 진행하고 있다"고 설명했다.

그러면서 "현재 기술 진척도를 볼때 HBM3E도 조만간 HBM3와 비슷한 수준의 수율을 확보해 원가가 빠르게 안정화될 것"이라고 덧붙였다.

일각에서 제기하는 HBM 과투자 우려에 SK하이닉스는 "AI 모델 매개변수(파라미터)·성능 증가와 다양한 활용처 발굴로 HBM 수요는 더 크게 증가할 것"이라며 "반 년 전과 비교해도 HBM 수요 가시성이 더 명확해지고 있다"고 강조했다.

차세대 HBM을 두고 국제반도체표준(JEDEC)의 높이 기준이 완화되면 D램 칩과 칩을 중간 매개 없이 바로 결합하는 '하이브리드 본딩' 기술 적용이 늦어질 것으로 예측했다.

SK하이닉스는 "JEDEC의 HBM 높이 표준이 완화되면 하이브리드 본딩 적용 시점이 다소 늦어질 것"이라며 "하이브리드 본딩의 높은 난이도를 고려하면 초기 수율 등에 문제가 생길 수 있기 때문"이라고 설명했다.

SK하이닉스에 따르면 하이브리드 본딩 기술로 칩과 칩을 바로 붙이려면 △본딩 레이어 평탄도를 유지하고 △접합 강도를 개선하며 △파티클(입자) 제어를 나노 단위 수준으로 해야하는 등 기술적 어려움을 해결해야 한다.

SK하이닉스는 "하이브리드 본딩을 구현하기 위해 파트너사와 다방면으로 협력해서 연구개발을 진행 중"이라며 "종국에는 하이브리드 본딩이 고용량 고적층을 위한 HBM 패키징 핵심 기술이 될 것"이라고 내다봤다.

하이브리드 본딩 상용화 전까지는 첨단 MR-MUF(액체 보호제 주입 방식)를 활용해 16단 적층 HBM을 개발하며 생산성 높은 제품 개발과 공급에 주력할 방침이다.

다만 SK하이닉스는 HBM 생산능력 확보가 우선인 만큼 올 하반기 일반 D램 공급부족 현상이 일어날 가능성을 제기했다. 이는 HBM이 일반 D램보다 반도체 다이사이즈가 2배 이상 커서 더 많은 웨이퍼 생산능력을 요구하기 때문이다. 이에 따라 일반 D램에 사용하는 웨이퍼 생산능력에 제약이 생기고, 일반 D램 수요가 SK하이닉스 예측을 상회하면 이들 제품에 관한 공급부족 현상이 일어날 수도 있다고 설명했다.

반도체 다운턴(불황)에서 아픈 손가락이었던 낸드 플래시의 경우 AI 데이터센터 확산과 이에 따른 eSSD(기업용 SSD) 수요 증가로 빠르게 정상화하고 있다. SK하이닉스는 "AI 모델이 학습에서 추론으로 무게 중심이 이동하고 데이터 보안을 위해 AI를 자사 데이터센터에서 운영하려는 온프레미스 AI 서버 방식이 증가하면서 대용량 eSSD 수요도 같이 증가하고 있다"며 "비정형 헤비 워크로드(규정되지 않은 대규모 서비스)를 운영하기 위해 기존 D램 대비 소비전력이 낮으면서 용량이 큰 낸드 플래시가 TCO(총소유비용) 절감을 위한 기업들의 매력적인 선택지가 되고 있다"고 밝혔다.

그러면서 "초대용량 eSSD를 구현하려면 현재 널리 이용되는 TLC(3비트셀)보다 비트당 저장용량이 큰 QLC(4비트셀) 제품이 필수"라며 "자회사 솔리다임이 업계에서 유일하게 보유한 QLC 기반 60TB(테라바이트) 이상 대용량 eSSD로 수요 증가에 대응할 것"이라고 덧붙였다.

전날 20조원을 투자해 M15X 팹을 건립하겠다고 발표한 것에 관해서는 "급증하는 AI 메모리 수요에 적기 대응하기 위해 추가적인 클린룸(반도체생산공장)이 필요하다고 판단했다"며 "MI15X는 기존 청주 인프라를 활용할 수 있어 빠르게 생산능력을 확대할 수 있는 게 강점"이라고 답했다.

SK하이닉스에 따르면 M15X는 지금 바로 공사를 시작해 2025년 말에 팹 운영을 시작하는 게 목표다. M15X는 실리콘관통전극(TSV) 캐파 확장 중인 M15 팹과 인접해 HBM 생산에 최적화한 것도 장점이다.