삼성전자가 지난달 인공지능(AI) 반도체 부문에서 독보적 1위인 엔비디아에 보낸 6세대 고대역폭메모리(HBM4)가 신뢰성 검증(Reliability Testing) 시험을 통과해 이달 말 최종 양산 직전 단계에 진입한 것으로 파악됐다. 최종 테스트가 순조롭게 진행되면 이르면 연말 HBM4 대량생산이 가능해진다. 최근 해외 출장에서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)를 만난 것으로 알려진 이재용 삼성전자 회장의 대외 행보가 빛을 발했다는 평가가 나온다.
20일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 지난달 엔비디아에 납품한 HBM4 샘플이 초기 시제품 시험과 품질 시험을 통과해 이달 말 ‘프리 프로덕션(PP)’ 단계에 돌입한다. 업계의 한 핵심 관계자는 “수율을 포함한 품질 부문에서 긍정적 평가를 받고 PP 단계에 들어선 것으로 안다”면서 “PP 단계를 통과하면 11~12월 대량생산이 가능한 상황”이라고 설명했다.
PP는 반도체 대량생산에 앞서 시행되는 최종 검증 절차다. 지난달 삼성전자가 제공한 HBM4 시제품은 단순 가동 여부를 확인하는 ‘엔지니어링 샘플’이다. 프리 프로덕션은 고객사의 그래픽처리장치(GPU) 등과 호환성 검증부터 특정 온도 조건에서 높은 품질 기준을 충족하는지 등을 시험한다. 해당 단계를 통과하면 대량생산 체제로 전환하는 양산 이관이 시작된다.
HBM4는 엔비디아의 차세대 AI 가속기 ‘루빈’에 적용된다. 현재 엔비디아에 HBM을 독점 공급 중인 SK하이닉스가 올 3월 HBM4 샘플을 납품하고 6월 초도 물량을 공급한 바 있다. 10월에는 대량생산을 계획하고 있다. 삼성전자가 PP 단계를 통과하면 11월 양산을 시작해 SK하이닉스와 격차를 빠르게 좁히게 된다.
이달 말 삼성전자의 HBM3E 12단 제품이 엔비디아의 퀄리티 테스트를 통과해 납품을 시작할 것이라는 관측도 나온다. 업계는 최근 엔비디아와 SK하이닉스의 HBM 물량·가격 협상이 평행선을 달리는 것을 두고 삼성전자의 납품이 임박했기 때문으로 보고 있다.
최근 엔비디아는 중국 전용으로 개발된 저사양 H20의 매출 15%를 미국 정부에 납부하는 조건으로 수출을 허가 받았다. 삼성전자는 엔비디아의 H20에 적용될 HBM3E의 납품 가격을 SK하이닉스 대비 20~30% 낮춰 제안한 것으로 전해졌다. 이에 엔비디아는 SK하이닉스와 HBM3E 가격을 합의하기 전에 삼성전자의 HBM3E와 HBM4의 품질 테스트를 확인하겠다는 입장을 고수하는 것으로 파악됐다. 업계 관계자는 “엔비디아는 HBM 시장에서 가격 협상력을 높이기 원하고 삼성전자는 신규 공급을 원해 ‘윈윈’할 수 있는 상황”이라며 “이 회장과 젠슨 황 CEO 간 회동에서 현안을 풀기 위한 많은 대화가 오갔을 것”이라고 분석했다.
삼성전자가 엔비디아에 HBM3E와 HBM4 공급을 성공하면 내년 AI 메모리 시장의 판도는 크게 요동칠 것으로 전망된다. 삼성전자는 올 상반기 HBM 시장에서 점유율이 17%로 지난해 동기(41%) 대비 크게 줄었다. SK하이닉스는 같은 기간 55%에서 62%, 마이크론은 4%에서 21%까지 점유율을 키웠다. 금융투자 업계는 삼성전자의 내년 HBM 매출 성장률이 두 배 이상일 수 있다는 전망을 내놓고 있다.
삼성전자가 HBM 매출 확대에 맞춰 미국에 대규모 추가 투자에 나설 가능성도 제기된다. 미국의 관세를 피하기 위해 평택 공장에서 D램을 미국으로 수출하고 현지에서 HBM을 패키징하는 시나리오다. 삼성전자가 25일 한미 정상회담을 기점으로 미국 테일러시 반도체 공장에 대규모 추가 투자 계획을 밝힐 수 있다는 전망이 나오는 이유다.
한편 삼성전자는 HBM4 공급과 관련해 “고객사와 관련한 사안은 확인해 줄 수 있는 내용이 없다”고 설명했다.
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