삼성, 올해 AI용 HBM 생산 3배 확대…차세대는 2나노 공정 투입

삼성전자가 인공지능 데이터센터 시장의 급성장에 발맞춰 고대역폭메모리(HBM) 생산을 대폭 늘린다. 특히 최신 규격인 HBM4에 생산량의 절반 이상을 집중하면서 프리미엄 제품 전략으로 공급 부족 사태를 극복하려는 전략을 펼치고 있다. 황상준 삼성전자 메모리개발담당 부사장은 16일 미국 새너제이에서 열린 엔비디아 개발자회의 'GTC 2026'에서 "올해 HBM 생산량을 지난해 대비 3배 이상 늘릴 계획"이라며 "현재 가파른 속도로 증산 중이고 생산에는 큰 문제가 없다"고 밝혔다.

HBM은 AI 칩의 성능을 좌우하는 핵심 부품으로, 데이터센터 수요 급증에 따라 글로벌 공급 부족이 심화되고 있다. 삼성전자는 이러한 시장 상황에서 차별화된 공급 전략을 추진 중이다. 황 부사장은 "전체 HBM에서 HBM4를 절반 이상 가져가는 것이 목표"라고 설명하며, "공급이 부족한 상황에서는 프리미엄 제품으로 공급을 집중하는 것이 산업 전체 측면에서 긍정적"이라고 강조했다. 이는 단순히 생산량을 늘리는 것을 넘어 전략적 고객 관리와 고부가가치 제품 중심의 포트폴리오 전환을 의미한다.

삼성전자는 차세대 HBM 개발에도 적극 투자하고 있다. 현재 양산 중인 6세대 HBM4와 7세대 HBM4E의 핵심 부품인 '베이스 다이'는 4나노 공정으로 제조되지만, 후속 제품인 HBM5와 HBM5E는 삼성 파운드리의 2나노 공정을 적용할 예정이다. 황 부사장은 "원가 부담이 있지만 HBM이 지향하는 제품 개념을 맞추려면 선단 공정 활용이 불가피하다"고 설명했다. HBM5·5E에 쓰이는 적층용 칩인 '코어 다이'는 10나노급 공정으로 제조되는데, 이는 고성능과 원가 효율성의 균형을 맞추려는 삼성의 세밀한 전략을 보여준다. 삼성전자는 엔비디아가 매년 새로운 AI 칩을 출시하는 주기에 맞춰 HBM도 1년 단위로 신제품을 내놓는 것을 목표로 하고 있다.

삼성전자는 엔비디아뿐만 아니라 다른 AI 칩 제조사와의 협력도 강화하고 있다. 특히 추론 전용 AI 칩 '그록(Groq) 3' 생산을 평택 캠퍼스에서 담당하면서 포트폴리오를 다각화하고 있다. 황 부사장은 "그록이 엔비디아와 라이선스 계약을 맺기 이전부터 삼성 파운드리의 고객이었다"며 "엔비디아도 제품에 만족해 생산 체제를 유지하기로 했다"고 설명했다. 그록3는 올해 3분기 말에서 4분기 초 양산을 목표로 하고 있으며, 이미 예상보다 많은 주문이 들어온 상태다. 이는 삼성 파운드리의 기술력이 단일 고객에 의존하지 않을 만큼 경쟁력을 갖추고 있음을 시사한다.

그록3 칩의 기술적 특성은 차세대 AI 칩의 설계 트렌드를 보여준다. 칩 면적이 700㎟를 넘는 대형 다이로, 웨이퍼 한 장에서 64개만 생산 가능하다. 일반적인 칩이 웨이퍼당 400~600개 생산되는 것과 비교하면 매우 큰 규모다. 칩 내부의 70~80%가 S램(SRAM)으로 채워져 있어 외부 HBM에 의존하지 않고도 칩 자체에서 빠른 추론 연산을 수행할 수 있는 구조다. 이러한 설계는 데이터센터에서 생성형 AI 모델의 추론 작업을 신속하게 처리해야 하는 시장 요구를 반영한 것이다.

삼성전자의 HBM 공급 전략은 글로벌 AI 인프라 경쟁에서 핵심적인 위치를 차지하고 있다. 메모리 반도체 시장에서 공급 부족이 계속되는 가운데, 삼성이 생산량 확대와 기술 고도화를 동시에 추진하는 것은 한국 반도체 산업의 경쟁력 유지를 위한 중요한 신호다. 엔비디아 최고경영자 젠슨 황이 삼성 부스를 방문해 "삼성에 감사한다"고 언급한 것도 삼성의 공급 신뢰성과 기술력을 인정한 것으로 해석된다. 향후 HBM5 등 차세대 제품의 성공적인 양산 여부가 삼성전자의 데이터센터 반도체 시장 지위를 결정할 것으로 예상된다.