삼성전자 엔비디아 납품 실패, 엔비디아 납품 실패 이유는?

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삼성전자 엔비디아 납품 실패, 엔비디아 납품 실패 이유는?

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"삼성전자 HBM칩, 엔비디아 테스트 통과 지연… 발열 등 문제"

삼성전자의 현재 고대역폭 메모리(HBM) 기술이 엔비디아의 기준에 부적합한 것으로 알려졌습니다.

삼성전자가 미국 반도체업체 엔비디아에 고대역폭 메모리(HBM)를 납품하기 위한 테스트를 아직 통과하지 못했다고 로이터통신이  전했습니다.

소식통들은 삼성전자 HBM의 발열과 전력 소비 등이 문제가 됐다고 전했습니다. 현재 인공지능(AI)용 그래픽처리장치(GPU)에 주력으로 쓰이는 4세대 제품 HBM3를 비롯해 5세대 제품 HBM3 E에 이러한 문제가 있었다는 것입니다.

삼성전자는 지난해부터 엔비디아의 HBM3와 HBM3E 테스트 통과를 위해 노력해왔으며, 지난달 HBM3 E 8단 및 12단 제품 테스트 결과가 나왔습니다.

지난 3월 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 엔비디아 연례 개발자 콘퍼런스 'GTC 2024'의 삼성전자 부스를 찾아 HBM3 E 12단 제품에 '젠슨 승인'(JENSEN APPROVED)이라고 사인을 해서 시장에서는 테스트 통과 기대감이 높아졌지만, 결과는 다르게 나왔습니다.

지적된 문제를 쉽게 수정할 수 있을지는 아직 명확하지 않지만, 소식통들은 투자자들 사이에서 삼성전자가 HBM 분야에서 경쟁사인 SK하이닉스와 마이크론테크놀로지에 더 뒤처질 수 있다는 우려가 나온다고 전했습니다.

삼성전자는 세계 D램 시장 1위업체입니다. 그러나 HBM 시장 주도권은 10년 전부터 HBM에 적극적으로 '투입'해온 경쟁사 SK하이닉스가 쥐고 있습니다.

SK하이닉스는 GPU 시장의 80% 이상을 장악한 엔비디아에 HBM3를 사실상 독점 공급해 왔으며, 지난 3월에는 HBM3 E(8단)를 양산해 엔비디아에 공급하기 시작했습니다.

HBM 경쟁에서 주도권을 놓친 삼성전자는 지난 21일 반도체 사업부 수장을 전격 교체했습니다. 삼성전자는 전영현 미래사업기획단장(부회장)을 반도체 사업을 담당하는 디바이스솔루션(DS)부문장에 임명했습니다.

로이터는 삼성전자는 구체적인 언급을 피하면서도 HBM에는 고객사의 필요에 맞춰 최적화 과정이 필요하다면서 고객사들과 긴밀히 협조하고 있다고 밝혔다고 전했습니다.

 

삼성전자의 엔비디아 납품실패의 이유는 무엇일까?

"삼성의 TC-NCF '필름'이냐, 하이닉스 MR-MUF  '액체'냐" / 무엇이 더 나은가?

 

• TC-NCF
  삼성전자는 최근 개발한 12단 HBM3E(5세대)에 '어드밴스드(Advanced) TC-NCF' 공정을 적용 TC-NCF는 반도체 칩 사이에 NCF라는 필름을 덧대고 열과 압력을 가해 칩을 결합하는 공정입니다. 삼성전자는 어드밴스드 기술을 적용해 얇은 반도체 칩을 많이 쌓을 때 발생하는 '휘어짐'을 최소화했습니다. 종전보다 얇은 필름(NCF)을 사용해 칩 사이 간격을 줄였고, 크기가 다른 범프(칩을 전기적으로 연결하는 돌기)를 적용해 열 방출 성능과 수율을 높였습니다.
  
  업계는 삼성전자의 어드밴스드 TC-NCF 기술 개발을 의미 있게 평가했습니다. 기존 TC-NCF는 SK하이닉스가 적용한 MR-MUF 공정 대비 낮은 열 방출 성능 및 수율 등 단점이 지적됐는데 이를 삼성전자가 보완한 것이기 때문입니다.
  
  
• MR-MUF
  MR-MUF는 반도체 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 주입해 굳히는 공정입니다. SK하이닉스도 과거에는 TC-NCF를 적용했지만 HBM2 E(3세대)부터 독자 개발한 MR-MUF 공정을 채택했했습니다. HBM3(4세대) 생산에는 어드밴스드 MR-MUF 기술을 적용해 공정 효율과 제품 성능 안정성을 높였습니다.
  
  SK하이닉스가 HBM 시장 1위를 유지하는 비결 중 하나로 MR-MUF 공정 도입이 꼽힙니다. 일각에선 향후 삼성전자도 SK하이닉스처럼 MR-MUF 공정으로 전환할 것이란 전망이 나옵니다. 다만 삼성전자가 이번 어드밴스드 TC-NCF 기술 개발에 성공했고, 그동안 대규모 투자로 구축한 TC-NCF 라인을 전면 전환하는 것이 쉽지 않은 점 등을 고려할 때 TC-NCF를 고수할 것이란 관측도 동시에 나오고 있습니다. 최근 HBM3 E(5세대) 양산을 시작한 미국 마이크론도 TC-NCF를 적용한 것으로 알려졌습니다.
  
  
• 즉, 삼성전자는 하이닉스가 사용하는 기판 사이에 가접합 후 액체를 주입하는 MR-MUF 방식이 아니라 기판 사이에 필름을 붙여 접합하는 NCF 방식을 사용하고 있어 발열 측면에서 상당히 불리하며, 이는 구조적인 문제로 극복하기 어려운 요인으로 보입니다.
  
  삼성전자도 MR-MUF 방식을 도입할 것을 검토 중이라고 언론에 흘린 적이 있으나, MR-MUF 소재는 일본 나믹스사와 하이닉스의 공동개발프로젝트(JDP)로 개발되어 하이닉스가 독점적 사용권을 가지고 있기 때문에 삼성전자로서는 돈을 두 배로 주고도 도입할 수 없는 상황입니다.
  
  결국 이러한 기술력의 차이로 인해 삼성전자는 엔비디아의 퀄리티 테스트를 통과하지 못한 것입니다.
  
  그럼에도 불구하고 우리나라 언론에서는 마치 삼성전자가 곧 엔비디아에 HBM을 납품할 것처럼 보도했는데, 오늘 로이터 속보에 따르면 삼성전자는 테스트조차 통과하지 못해 납품은 꿈도 꾸지 못하게 될 것 입니다.

 

 

삼성전자의 엔비디아 납품실패의 입장

삼성전자는 이날 공식 입장을 내고 HBM의 공급을 위한 테스트를 순조롭게 진행 중이라고 밝혔습니다. 삼성전자는 "현재 다수의 업체와 긴밀하게 협력하며 지속적으로 기술과 성능을 테스트하고 있다"며 "HBM의 품질과 성능을 철저하게 검증하기 위해 다양한 테스트를 수행하고 있다"라고 설명했습니다. 이어 "삼성전자는 모든 제품에 대해 지속적인 품질 개선과 신뢰성 강화를 위해 노력하고 있으며, 이를 통해 고객들에게 최상의 설루션을 제공할 예정"이라고 덧붙였습니다.

한편, 고대역폭 메모리 (HBM)는 인공지능(AI) 분야에서 핵심적인 역할을 하는 기술입니다. 기존 메모리에 비해 훨씬 빠른 데이터 처리 속도와 높은 효율성을 제공하기 때문에 AI 애플리케이션의 성능 향상에 크게 기여합니다. AI는 방대한 양의 데이터를 처리하고 분석해야 하는 특성을 가지고 있습니다. HBM은 기존 메모리보다 훨씬 빠른 데이터 전송 속도를 제공하여 AI 모델의 학습 및 추론 속도를 대폭 향상할 수 있습니다.

특히, 이미지 인식, 자연어 처리, 머신러닝 분야에서 HBM의 빠른 처리 속도는 모델의 정확성을 높이고 처리 시간을 단축하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 HBM은 기존 메모리에 비해 낮은 전력 소비로 작동합니다. 이는 데이터 센터 환경에서 AI 모델을 운영할 때 중요한 요소입니다.

낮은 전력 소비는 운영 비용 절감뿐만 아니라 발열량 감소에도 기여해 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다. HBM은 앞으로 더욱 발전할 AI 기술의 요구 사항을 충족시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 예를 들어, 인공지능 기반의 자율주행, 스마트 시티, 첨단 의료 시스템 등의 분야에서 HBM은 핵심적인 역할을 할 것으로 예상됩니다."