이 기사는 2025년 04월 14일 14시35분 thebell에 표출된 기사입니다

삼성전자 파운드리 사업부의 4nm 공정 가동률이 하반기부터 크게 개선될 것이라는 전망이 나오고 있다. 고대역폭메모리(HBM)4 로직 다이 생산을 앞두고 있기 때문이다. 업계에서는 HBM4, 4E 로직 다이 생산량이 향후 웨이퍼 기준 월 수천장까지 증가할 것으로 내다보고 있다.

빅테크 물량 수주도 희소식이다. 퀄컴과 AMD는 삼성전자 4nm 공정을 통해 각각 애플리케이션프로세서(AP) XR2+ 2세대 제품, 차세대 서버용 중앙처리장치(CPU) 입출력(I/O) 다이 양산을 계획 중이다. 물량은 다소 적지만 빅테크 물량을 확보했다는 점에서 의미가 크다.

◇HBM4부터 로직 공정 본격 도입, 1c D램 개발은 숙제

14일 업계에 따르면 삼성전자는 HBM4 양산 일정에 맞춰 HBM4 로직 다이 생산을 준비 중이다. HBM4 로직 다이는 이전 세대 제품과 달리 4nm 핀펫(FinFET) 공정을 통해 생산한다. 이전 세대 제품(HBM3, HBM3E)들은 D램 공정을 통해 로직 다이를 생산했다.

삼성전자가 HBM4 로직 다이를 파운드리 공정을 통해 생산하는 것은 반도체의 PPA(성능, 전력, 면적) 등을 개선하기 위해서다. 또 메모리 컨트롤러 등 설계자산(IP)을 고객사의 xPU(CPU, GPU, NPU 등)에서 HBM 로직 다이로 옮길 수 있다는 장점도 있다.

이에 따라 4nm 공정 가동률이 전년 대비 크게 올라올 것으로 기대된다. 4nm 공정은 삼성전자 파운드리 사업부의 주력 공정이다. 현재 수율이 80%에 달한다.

HBM4E 이후 개화할 것으로 기대되는 커스텀 HBM 시장도 파운드리 가동률 개선을 이끌 것으로 보인다. 커스텀 HBM은 고객사의 요청에 따라 HBM을 다양한 패키지 형태로 제공하는 제품으로 로직 다이의 중요성이 더욱 올라간다. 삼성전자는 xPU 위에 HBM을 적층하는 3D HBM부터 하나의 로직 다이에 복수의 HBM을 쌓는 솔루션(1-로직, 2-HBM 타워) 등을 개발 중이다.


다만 삼성전자의 10nm급 6세대(1c) D램 개발 지연은 변수다. 삼성전자는 HBM4 코어 다이로 1c D램을 활용하지만 아직 개발을 끝마치지 못한 상황이다. 이에 따라 HBM4 양산이 내년 상반기로 지연될 수 있다는 우려도 나오고 있는 상황이다.

반면 경쟁사인 SK하이닉스는 지난달 엔비디아 등 주요 고객사를 대상으로 HBM4 샘플을 전달한 상황이다. SK하이닉스는 HBM 코어 다이로 10nm급 5세대(1b) D램을 사용해 삼성전자 대비 개발 속도가 빠른 상황이다. 로직 다이는 TSMC 5nm 공정과 12nm 공정을 활용한다.

◇돌아온 빅테크, 퀄컴·AMD 삼성 4nm 공정 활용

혼합현실(XR) 기기 '프로젝트 무한'에 탑재되는 AP도 삼성전자 파운드리 4nm 공정을 통해 생산한다. 프로젝트 무한에는 퀄컴이 지난해 1월 출시한 XR2+ 2세대 제품이 탑재되는 것으로 전해진다.

다만 XR기기의 특성상 생산 물량은 다소 적은 것으로 전해진다. 업계 관계자는 "XR 시장이 본격 개화하지 않은 만큼 프로젝트 무한 물량이 크지는 않은 것으로 알고 있다"며 "그럼에도 "그럼에도 퀄컴 선단 칩 생산을 삼성전자 파운드리로 다시 가져왔다는 점에서 의미가 깊다"고 말했다.


삼성전자는 퀄컴 이외에도 빅테크 물량 수주에 박차를 가하고 있다. AMD와도 차세대 서버용 CPU I/O 다이 생산을 논의 중인 것으로 파악됐다. I/O 다이도 삼성전자 4nm 공정을 활용한다.

AMD는 서버용 CPU 제품군인 에픽(EPYC)에 칩렛 기술을 적용 중이다. CPU와 I/O 다이를 나눠 생산한 뒤 칩을 연결하는 형태다. AMD가 삼성전자와 논의 중인 제품은 CPU 다이가 아닌 I/O 다이다. I/O 다이는 반도체의 입출력을 담당한다.

업계에서는 이르면 올해 하반기부터 삼성전자 파운드리에서 AMD의 I/O 다이 양산이 시작될 것으로 보고 있다. AMD가 내년 중 차세대 서버용 CPU인 6세대 에픽 프로세서를 출시를 준비 중이기 때문이다.

또 국내 인공지능(AI) 반도체 기업 리벨리온의 차세대 AI 칩 ‘리벨’도 삼성 4nm 공정을 사용한다. 리벨리온은 올해 하반기부터 리벨 양산에 들어간다는 계획이다.