[딜사이트 김민기 기자] "SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 중 가장 먼저 엔비디아의 인증을 통과하는 업체가 HBM3E 시장을 선점할 것입니다. 현재까지는 SK하이닉스가 앞서 있고, 삼성과 마이크론이 뒤쫓는 형국입니다."(반도체 업계 관계자)

SK하이닉스와 삼성전자, 미국 마이크론이 HBM3E 선점을 두고 치열한 눈치 싸움을 벌이고 있다. SK하이닉스가 HBM3 시장을 독점하고 있는 가운데, HBM 공급 부족 현상이 나오자 삼성전자와 마이크론이 차세대 시장인 HBM3E 시장에서 앞서가기 위해 총력을 기울이고 있다.

메모리 제조사들이 HBM3E 세계 최초 양산을 두고 기싸움을 벌이고 있지만 사실상 아직까지는 엔비디아의 최종 퀄 테스트를 통과한 기업이 없는 것으로 알려졌다. 퀄 테스트를 가장 먼저 통과한 기업이 승기를 잡을 것으로 예상된다.

반도체 업계에 따르면 마이크론은 26일(현지시간) 홈페이지를 통해 "HBM3E 솔루션의 대량 생산을 시작했다"며 "2분기 출하하는 엔비디아의 'H200'에 탑재될 것"이라고 밝혔다. H200은 엔비디아의 차세대 AI 가속기(대규모 데이터 학습·추론에 특화한 반도체 패키지)다.

이날 마이크론은 'HBM3E'를 세계 최초로 양산했다고 강조했다. 그동안 SK하이닉스가 HBM3를 독점하고 있는 상황에서 SK하이닉스와 삼성전자를 제치고 차세대 HBM 시장에서 한발 앞서나가는 듯한 모습이다.

이러한 마이크론의 발표에 반도체 업계는 술렁였다. 마이크론이 엔비디아의 퀄 테스트를 통과했는지 여부를 구체적으로 밝히지 않았기 때문이다. 업계에서는 엔비디아의 퀄 테스트에 통과했는지, 단순 양산 퀄리티가 나오는 제품을 초기 생산한 것인지에 대한 의견이 분분했다.

실제 엔비디아의 퀄 테스트를 통과는 쉽지 않다. 성능이나 발열, 완성도면에서 높은 점수를 받아야한다. HBM은 전공정을 마친 후 실리콘관통전극(TSV) 공정까지 개별 반도체 칩으로 자르는 다이싱(Dicing)을 하지 않고 웨이퍼를 적층 후 패키징하는 WLP(Wafer level packaging)을 진행한다. 또 여러 반도체와 함께 AI 가속기로 패키징되는 HBM 특성상 불량이 날 경우 후처리가 복잡해지는 만큼 퀄 테스트의 기준은 높다.

HBM3에서도 삼성전자가 수차례에 걸쳐 퀄 테스트를 통과하지 못하고 있다. 샘플 제품 양산하고 있지만 아직까지 엔비디아의 정식 납품은 못하고 있는 상황이다. 이에 HBM3를 건너 뛰고 바로 HBM3E에 뛰어든 마이크론이 갑자기 엔비디아의 퀄 테스트를 통과했을 가능성이 크지 않을 것이라는 시각이다.

일각에서는 '양산(volume production)'이라는 단어를 사용한 것으로 보아 퀄 테스트를 통과했다는 의견도 있다. 통상 엔비디아에서 납품 가능한 품질인지를 확인하는 최종 퀄 테스트를 통과하면 그때부터 본격적인 램프업(생산량 증대)에 들어간다. 마이크론이 엔비디아의 'H200'에 들어간다고 표현한 것은 퀄 테스트에 통과했다는 것을 나타냈다는 의견도 있다. 또 미국의 경우 공식 발표 내용이 실제로 진행되지 않을 경우 천문학적인 손해배상 소송이 들어올 수 있어 퀄 테스트를 통과했기 때문에 발표를 했다는 시각도 많다.

하지만 직접적으로 인증을 받았다는 내용이 없어 단순히 퀄 테스트를 위한 제품 양산 수준이라는 반론도 만만치 않았다. 실제 업계에서는 아직까지 HBM3E의 경우 퀄 데스트를 통과한 업체가 없다는 이야기가 나오는 상황이다. 

반도체 업계 관계자는 "통상 엔비디아 등 고객사에 퀄 테스트를 받기 위해서는 초기 제품을 양산해 샘플을 납품해 검증을 받는다"면서 "이에 퀄 테스트를 통과하지 않아도 양산이라는 단어를 쓸 수는 있어서 마이크론이 퀄 테스트를 통과하지 못했을 수도 있다"고 전했다.

반면 SK하이닉스는 이미 1월부터 초기 제품 양산을 시작했다. 이에 일부 업계에서는 이미 지난해 말 샘플을 공급해 45일만인 1월에 퀄 테스트를 통과하고 2월부터 본격적인 램프업(생산량 증대)에 들어갔다는 이야기가 돌았다.

하지만 SK하이닉스 측에서는 HBM3E 8단은 지난 1월 초기 양산을 시작한 것은 맞지만 아직 퀄 테스트는 통과하지 않은 상황이며 가까운 시일 내 고객 인증 완료해 본격 양산에 돌입할 계획이라는 입장이다. 이에 업계에서는 2분기에는 램프업에 돌입할 것으로 내다보고 있다. 이에 마이크론이 아직 엔비디아의 퀄 테스트를 통과하지 못했을 경우 세계 최초 양산은 SK하이닉스라는 설명이다.

다만 마이크론이 퀄 테스트에 통과했다고 하더라도 실제 수율이 높을지 여부는 미지수다. 마이크론은 HBM3를 건너뛰고 HBM3E를 바로 개발한 만큼 아직 후공정 경험이 부족한 상태다. HBM을 생산하기 위해서는 웨이퍼를 적층 후 패키징하는 기술을 쌓아야하는데 이러한 경험이 아직 마이크론은 부족하다. 일부 기술적인 면에서 마이크론이나 삼성전자가 앞서갈 수는 있지만 수율이나 안정성 면에서는 SK하이닉스를 뛰어넘는 기업은 없다는 분석이다.

또 HBM은 적층한 칩 중 하나의 칩만 불량이라도 패키지 전체를 버려야 하기 때문에 수율이 낮다. 한 층의 수율이 90%인 웨이퍼를 8층 적층해 HBM을 만든다면 단순 계산 시 HBM 칩 하나의 수율은 90% 곱하기 8제곱으로 최종 수율은 43%에 그친다. HBM3의 경험이 없는 마이크론의 입장에서는 수율을 올리는 것이 쉽지 않을 전망이다. 이에 안정적인 수율이 나오고 본격적인 램프업이 되는 시기는 6월은 돼야 할 것이라는 예상도 나온다.

증권 업계 관계자는 "마이크론이 퀄테스트를 통과했더라고 초기 양산 수율은 바닥을 칠 것"이라며 "실제 마이크론도 올해 말까지 캐파(CAPA·생산능력)를 월 40K(웨이퍼 4만장) 수준으로 늘리려던 계획을 최근 20K로만 확정했다"고 말했다.

한편 업계에서는 마이크론이 갑자기 HBM3E 양산을 발표한 것은 HBM 쇼티지(공급부족) 때문이라는 시각도 나온다. HBM의 사용량은 2배 이상 늘어나는데 SK하이닉스만으로는 HBM 공급이 너무 부족하기 때문이다. 

이에 같은 미국 업체인 엔비디아와 마이크론과 손을 잡기 시작한 것이 아니냐는 시각도 나온다. 엔비디아 입장에서는 공급 다변화를 통한 협상력 강화라는 카드를 얻을 수 있고, 미국 기업 간 '일감 나눠주기'를 통해 반도체 강국인 한국을 견제하는 것이냐는 해석도 나온다.

업계 관계자는 "최근 인텔이 파운드리 시장에서 삼성을 넘어 세계 2위 타이틀을 갖고 오겠다는 포부를 밝혔다"며 "마이크로소프트(MS)는 6조6000억원으로 추산되는 첨단 칩 생산을 인텔에 맡기기로 하는 등 미국 기업들의 제 식구 챙기기에 나선 것으로 보인다"고 전했다.