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[IT뉴스]AI 칩 ‘받침판’ 40배 커진다… 삼성전자, HBM4E 발열 문제 해결에 고심

온카뱅크관리자

2026-10-02 15:27:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 칩 내부 메모리 한계에 HBM 역할 더 커져 패키지·시스템 냉각도 검토, 장비·후공정사와 협력 
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 <img alt="올해 7월 열린 ‘나노코리아 2026’ 삼성전자 부스에 HBM4·HBM4E 전시물이 놓여 있다./정두용 기자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/02/chosunbiz/20261002152345399usgc.jpg" data-org-width="4000" dmcf-mid="HysN9N0HNA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/02/chosunbiz/20261002152345399usgc.jpg" width="658">
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 올해 7월 열린 ‘나노코리아 2026’ 삼성전자 부스에 HBM4·HBM4E 전시물이 놓여 있다./정두용 기자
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 인공지능(AI) 반도체에서 소위 ‘받침판’ 역할을 하는 부품 인터포저가 대형화하면서 집적도, 성능에 따른 발열 문제 해결이 차세대 고대역폭메모리(HBM)의 핵심 과제로 떠오르고 있다. 삼성전자는 내년부터 본격 양산할 7세대 HBM(HBM4E)을 AI 메모리 시장의 변곡점으로 보고 발열 해결을 위한 다양한 기술을 준비하며 장비업체와 협력을 강화하고 있는 것으로 알려졌다.
 ◇ 미세공정 한계에 커지는 ‘받침판’… 발열 부담도 가중
 2일 반도체 업계에 따르면 현재 AI 반도체용 인터포저 크기는 극자외선(EUV) 노광 장비가 한 번에 찍을 수 있는 최대 면적(858㎟)의 5.5배 수준인 것으로 알려졌다. 반도체 장비 업계 관계자는 “지금 추세라면 HBM이 올라가는 인터포저의 크기가 9배, 12배를 거쳐 40배까지 확대될 것으로 보인다”고 말했다.
 인터포저는 AI 연산을 맡는 그래픽처리장치(GPU) 등 연산 칩과 HBM을 한데 올려 서로 연결해 주는 중간 기판이다. 판이 넓어질수록 더 많은 연산 칩과 HBM을 실을 수 있다. 인터포저가 점점 커지는 건 미세공정의 한계 때문이다. 최첨단 공정으로 만든 단일 칩으로는 대규모 AI 연산 수요를 감당하기 어려워졌다. 이에 기능별로 따로 만든 칩(칩렛) 여러 개를 인터포저 위에 나란히 배치해 하나의 칩처럼 쓰는 2.5D 패키징이 최첨단 서버용 반도체의 표준으로 자리 잡았다.
 메모리 반도체도 사정이 비슷하다. 연산 칩 내부에서 자주 쓰는 데이터를 임시로 저장하는 캐시 메모리인 S램은 공정이 미세해져도 크기가 줄지 않는 한계에 부딪혔다. 칩 안에 담을 수 있는 메모리가 제한되면서 연산 칩 바로 옆에 붙는 HBM 등 칩 외부 메모리의 역할이 커지고 있다.
 ◇ 삼성전자, HCB·HPB 등 발열 대응 기술 준비
 삼성전자는 HBM4부터 시장 주도권을 잡기 시작한 만큼 HBM4E 기술 안정화에 총력을 기울이는 모습이다. 지난 5월에는 HBM4E 12단 샘플을 업계 최초로 출하했다. HBM4E에는 10나노급 6세대(1c) D램과 4나노 파운드리 공정이 적용되는 것으로 알려졌다. SK하이닉스 역시 올 6월 HBM4E 12단 샘플을 주요 고객사에 공급했다.
 발열 문제는 다양한 해법으로 풀어가고 있다. 저전력 설계를 기본으로 하이브리드 구리 본딩(HCB), 히트패스블록(HPB) 등이 대표적이다. HCB는 층층이 쌓은 D램 사이의 미세한 돌기(범프)를 없애고 구리 배선을 직접 붙이는 방식이다. 층 사이 간격이 줄어 두께가 얇아지고 열도 잘 빠져나간다. 삼성전자는 지난 3월 엔비디아 개발자 행사 GTC 2026에서 이 기술을 소개했다. HPB는 하이브리드 본딩 없이도 발열을 줄일 수 있는 대체 기술이다.
 발열 대응은 메모리 칩 내부에 그치지 않는다. 삼성전자는 칩을 묶은 패키지와 서버 시스템 단위의 냉각 기술까지 검토 대상에 올려두고 장비·후공정 업체와 협력을 넓히고 있다. 삼성전자에 정통한 관계자는 “패키지·시스템 단위 냉각 기술을 도입할 가능성도 있다”며 “이를 위해 핵심 장비사, 후공정 기업들과 협력하고 있다”고 말했다.
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