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[IT뉴스]"메모리가 GPU 역할도" 삼성 승부수 … 하닉은 20층 HBM 쌓는다

온카뱅크관리자

2026-08-24 17:47:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> AI 칩 전쟁 최전선 '핫칩스 2026' 현장 "메모리-연산 벽을 허물어라" 삼성전자, HBM의 최하단에 GPU 기능 '소형 두뇌' 탑재 SK하이닉스, 패키징 앞세워 고층본딩·선별냉각 기술 발표 고객사 맞춤 '주문형 칩' 설계 
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 <img alt="이재식 SK하이닉스 아메리카 부사장이 23일(현지시간) 미국 스탠퍼드대에서 열린 반도체 학회 '핫칩스 2026'에서 발표하고 있다.
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 이재식 SK하이닉스 아메리카 부사장이 23일(현지시간) 미국 스탠퍼드대에서 열린 반도체 학회 '핫칩스 2026'에서 발표하고 있다. 실리콘밸리 원호섭 특파원
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 조연이 주연을 삼키기 시작했다. 인공지능(AI) 반도체에서 그래픽처리장치(GPU)를 뒤에서 받치던 메모리가 이제 GPU의 계산 일부까지 빼앗아 스스로 처리하는 '두뇌'로 올라서고 있다. 최신 AI 칩을 뜯어보면 그 안 반도체의 90%가량은 이미 메모리가 차지한다. 저장만 하던 부품이 AI 성능을 좌우하는 주역으로 바뀌고 있는 것이다.
 ◆ 'HBM 경쟁' K반도체가 주인공
 23일(현지시간) 미국 스탠퍼드대에서 열린 반도체 학회 '핫칩스 2026'은 이 역전의 순간을 압축해 보여준 무대였다. 올해 핫칩스는 처음으로 메모리를 독립 세션으로 따로 떼어 다뤘고 그 무대에 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등 세계 3대 메모리 업체가 나란히 올랐다. 특히 삼성과 SK가 핫칩스에서 고대역폭메모리(HBM)의 미래를 논한 것은 2016년 이후 10년 만이다. 당시가 HBM이라는 낯선 메모리를 처음 소개하는 자리였다면 올해는 'HBM 이후'를 놓고 벌이는 경쟁을 예고하는 자리였다.
 가장 과감한 답을 던진 쪽은 삼성전자였다. 삼성의 구상은 메모리의 '역할' 자체를 다시 쓰는 데 있다. 한상욱 삼성전자 테크니컬리더(TL)는 "HBM 맨 아래층에서 데이터 통로 역할만 하던 '베이스다이'를 GPU 제작에 쓰는 첨단 로직(연산용) 공정으로 만들어 '작은 두뇌'로 바꾸겠다"고 말했다. GPU가 맡던 메모리 관리 기능을 HBM으로 넘겨 GPU는 계산에 더 집중시키고 HBM이 일부 AI 연산까지 직접 수행한다는 것이다. 이어 GPU 위에 HBM을 곧바로 쌓아 한 몸으로 붙이는 'zHBM'으로 나아간다는 3단계 로드맵을 선보였다. 한 TL은 "zHBM이 실현되면 차세대 HBM5보다 전력을 약 70% 아낄 수 있다"고 밝혔다. 메모리를 저장장치가 아니라 스스로 일하는 반도체로 끌어올리겠다는 선언이다.
 SK하이닉스는 '제조'에서 답을 찾았다. 이재식 SK하이닉스 아메리카 부사장은 D램을 20층 이상 높이 쌓는 '하이브리드 본딩'과 열이 몰리는 부위만 골라 냉각하는 'i-HBM' 기술을 앞세웠다. 구조를 뒤엎기보다 가장 앞선 패키징(후공정) 실력으로 더 높이 쌓고 더 잘 식히는 정공법을 택했다.
 두 회사가 다른 길을 택한 배경엔 저마다 쥔 무기의 차이가 있다. 삼성은 설계와 D램은 물론이고 파운드리(반도체 위탁생산)까지 한 회사 안에 갖춰 베이스다이를 직접 로직 공정으로 만들고 GPU와 합치는 구조를 스스로 그릴 수 있다. 반면 첨단 로직 공정을 TSMC 등 외부에 맡겨야 하는 SK하이닉스는 구조를 통째로 바꾸기보다 자신이 가장 앞선 패키징에서 승부를 보는 쪽을 택했다.
 향하는 곳은 같았다. 메모리와 연산의 경계가 허물어진다는 점이다. 이는 HBM이 규격만 맞추면 팔리던 범용 부품에서 고객의 AI 칩에 맞춰 처음부터 함께 설계하는 '맞춤형 시스템 반도체'로 바뀐다는 의미다. 메모리 회사가 파운드리, 고객(엔비디아 등)과 설계 단계부터 손잡아야 하는 시대로, 누가 고객의 칩을 더 깊이 이해하느냐가 승부를 가르는 산업구조의 재편이 시작된 셈이다.
 이 흐름은 메모리 업체에 국한되지 않았다. 메모리를 쓰는 빅테크까지 'HBM 이후'를 실험하고 있었다. 이날 메타는 AI 반도체 스타트업 디매트릭스와 함께 연산 칩 아래에 맞춤형 D램을 맞붙여 하나로 쌓은 '3D D램'을 공개했다. 데이터가 오가는 거리를 극단적으로 줄여 데이터 이동 전력을 HBM 대비 6분의 1 수준으로 낮추고 대역폭을 초당 100테라바이트(TB)까지 끌어올렸다는 게 이들의 설명이다. 메모리를 만드는 회사가 아니라 사들이는 회사까지 직접 차세대 메모리 설계에 뛰어들었다는 것은 메모리 3사에도 안주가 허용되지 않는다는 신호다.
 의미는 작지 않다. 지난 수십 년간 메모리는 정해진 규격에 맞춰 값싸게 많이 찍어내는 범용 부품이었다. GPU가 주연이면 메모리는 그 뒤를 받치는 조연이었다. 하지만 메모리가 AI 시스템의 성능과 전력을 좌우하는 변수로 올라서면서 그 설계를 누가 주도하느냐가 반도체 경쟁의 새로운 승부처로 떠올랐다.
 ◆ "효율성 높이고 전력소비 줄여라"
 이 모든 변화의 뿌리엔 '메모리 월'이 있다. 연산 성능이 메모리 대역폭보다 훨씬 빠른 속도로 발전하면서 아무리 강력한 GPU를 붙여도 데이터를 제때 공급받지 못하는 병목이 갈수록 심해지고 있다. 결국 메모리를 더 똑똑하게, GPU에 더 가까이 붙이는 것 외에는 이 벽을 넘을 길이 없다는 것이 이번 핫칩스를 관통한 문제의식이었다.
 미국 메모리 시장조사업체 오브젝티브애널리시스의 짐 핸디 대표는 이날 "2026년의 메모리 병목은 기술이 아니라 돈의 문제"라며 "AI 투자 경쟁으로 HBM 수요가 폭증했지만 생산이 못 따라가 가격과 공급 부족이 새 장벽이 됐다"고 진단했다. 그러면서 "앞으로는 더 똑똑한 메모리가 프로세서와 주고받는 데이터를 줄이는 방향으로 갈 것"이라며 "메모리 안에서 연산을 처리하는 기술이 '메모리 월'을 넘는 핵심 해법이 될 것"이라고 내다봤다. 
 [실리콘밸리 원호섭 특파원]
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