삼성 공장 방문한 엔비디아, HBM 공정 직접 챙겼다

천안캠퍼스 패키징라인 직접 점검
삼성, 상반기 납품문제 마무리 계획
하반기 6세대 HBM4 양산에 총력

엔비디아 관계자들이 지난주 삼성전자 천안캠퍼스를 방문해 고대역폭메모리(HBM) 반도체 첨단 패키징(후공정)라인을 직접 챙긴 것으로 확인됐다. 이에 HBM 시장 '큰 손'인 엔비디아의 5세대 첨단 HBM 퀄테스트(품질검증)작업이 9부 능선을 넘었다는 분석이 나온다. 실제 반도체 업계에선 삼성전자가 올 상반기 중으로 엔비디아 납품 문제를 마무리 짓고, 승부처로 삼고 있는 HBM4(6세대)연내 양산이 현실화될 것으로 보고 있다.

■퀄 통과는 언제쯤…엔비디아 천안 HBM 패키징 라인 점검

12일 본지 취재 결과 엔비디아는 이달 6일 천안 캠퍼스를 찾아 실사를 진행했고, 이에 앞서 지난해 말에도 해당 공장을 방문했다. 당시, 실사 후 한 때 삼성의 퀄 테스트 통과 소문이 나기도 했다.

업계 관계자는 "엔비디아가 다음 달에 다시 한 번 방문할 것으로 안다"고 전했다.

퀄 통과가 차질 없이, 빠르게 진행되고 있다는 게 반도체 업계의 시각이다. 삼성전자 천안 캠퍼스는 회사의 어드밴스드 패키징 생산 거점이다. 웨이퍼에서 가공된 반도체 칩을 최종 제품 형태로 조립하고, 실리콘관통전극(TSV) 공정을 활용한 HBM 적층 패키징을 수행하고 있다.

제품 수주를 위해서는 HBM 자체에 대한 사용 승인뿐 아니라 그래픽처리장치(GPU) 등과 연결하는 패키징 단에서의 퀄 등도 전부 거쳐야 하기 때문에 엔비디아도 마지막 단계인, 패키징을 진행하는 천안 캠퍼스를 자주 실사하고 있는 것으로 파악된다.

반도체 업계 관계자는 "삼성전자의 HBM3E 엔비디아 퀄테스트 통과를 위한 막판 조율에 나선 것이 아니냐는 이야기가 나오고 있다"고 말했다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 올해 초 열린 CES 2025에서 "삼성전자가 HBM 공급에 성공할 것이라고 확신한다"고 공언한 데다가 엔비디아 관계자들의 실사가 이어지는 만큼 최신 HBM 퀄테스트 통과가 임박했다는 관측이 나온다. 삼성전자는 지난해 엔비디아의 퀄테스트를 통과해 5세대 HBM인 HBM3E 8단, 12단을 공급할 예정이었지만, 아직 진행 중인 것으로 전해졌다.

■승부처는 'HBM4'...선단 공정 퀄 확보 고군분투

삼성전자 내부 분위기는 한 마디로 반도체 1등을 향한 '사활을 건 싸움'이다. 상반기 중으로, 엔비디아 퀄 테스트 통과에 이어, 하반기부터는 HBM 시장 승부처인 6세대 HBM4 양산에 총력을 다한다는 계획이다. 삼성전자 DS(반도체 사업부)내부에서는 '품질 확보' 등 다시 한 번 '기본기' 강화에 주력하고 있는 것으로 전해졌다. 전영현 반도체(DS) 부문장은 HBM3E 양산의 발목을 잡고 있는 요인 중 하나로 지적된 10나노 4세대(1a) D램의 회로 일부 재설계 지시를 내리는 등 초강수를 둔 상태다. 선단 D램은 HBM 성능과도 연결되며, 삼성전자의 HBM 경쟁력 약화의 주범으로 지목된다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 글로벌 HBM 시장 점유율은 지난 2023년 기준 38%로 경쟁사인 SK하이닉스에 뒤처지는 상황이다. 퀄 테스트가 계속 미뤄지면서 HBM 시장에서 SK하이닉스와 격차는 더 벌어지고 있다는 지적이 나온다.

차세대 HBM인 HBM4의 핵심이 될 10나노 1c D램에서도 퀄을 잡기 위해 삼성전자는 다양한 시도를 하고 있다. 삼성전자는 지난해 10나노 1c D램을 양산하는 것을 목표로 했지만, 수율(양품 생산 비율) 확보 등에 난항을 겪고 있다. 이에 내부적으로 고속 동작에도 발열, 소비 전력, 데이터 신호 품질이 일정하도록 조정하면서 특성을 잡고, D램 내부의 설정 값을 변경해 동작 방식을 조정하는 작업도 진행 중이다.

[e-mail] 임수빈 기자