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[IT뉴스]첨단 HBM 성능 경쟁… 맨 아래 받침대가 승부처

온카뱅크관리자

2026-09-03 00:47:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 베이스다이의 진화 
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 미국 엔비디아는 지난달 26일 차세대 맞춤형 고대역폭메모리(HBM) ‘NVHBM’를 공개하면서 기존 제품과 달라진 ‘베이스다이(Base Die)’ 설계를 선보였다. 베이스다이는 여러 장의 D램을 쌓은 적층 맨 아래에 탑재돼 D램의 데이터를 GPU(그래픽처리장치)로 전달하고 전기 신호를 제어하는 반도체 칩이다.
 엔비디아는 NVHBM의 베이스다이에 기존 GPU가 담당하던 메모리 제어 기능을 적용했다. GPU가 맡던 메모리 관리 업무를 베이스다이에 나눠 맡겨 그만큼 더 많은 자원을 AI 연산에 집중할 수 있게 한 것이다. 엔비디아 측은 “기존 HBM4E(7세대) 기술보다 메모리 대역폭을 최대 30% 높이면서 전력 소비는 15% 줄일 수 있다”고 밝혔다.
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 그래픽=김성규
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 인공지능(AI) 반도체의 핵심 부품인 HBM의 성능 경쟁이 치열해지면서, 그간 주목받지 못했던 ‘베이스다이’가 새로운 기술 승부처로 떠올랐다. 본격 도입을 앞둔 HBM4(6세대)부터 GPU(그래픽 처리 장치)와 D램 사이의 데이터 통로가 두 배로 늘어나고 처리해야 할 데이터가 폭증하자, 이를 효율적으로 전달·제어하는 베이스다이의 역할도 커지면서다. 과거 여러 장의 D램을 아래에서 받치며 데이터를 전달하는 것이 베이스다이의 주된 역할이었다면, 이제는 첨단 공정을 적용해 복잡한 제어 기능까지 담당하는 ‘로직(연산·제어 반도체) 칩’으로 진화 중이다.
 ◇‘D램 받침대’에서 ‘첨단 로직 칩’으로 진화
 HBM은 여러 개의 D램 칩을 아파트처럼 수직으로 쌓아 만든 메모리다. 베이스다이는 적층 구조의 맨 아래에 놓이는 반도체로, 위에 쌓인 D램 칩과 옆에 배치된 GPU 사이에서 데이터 전달을 중계하고 HBM의 작동을 제어한다. 지금까지는 D램과 GPU 사이에서 데이터를 전달하고 기본적인 입출력을 제어하는 역할이 중심이어서 HBM의 성능을 좌우하는 핵심 칩으로 크게 주목받지 않았다.
 하지만 올해부터 본격 양산되기 시작한 HBM4부터 상황이 달라졌다. HBM과 GPU가 데이터를 주고받는 통로(I/O)는 2048비트로, 5세대 제품인 HBM3E(1024비트)의 2배다. AI 모델이 커지면서 GPU가 처리해야 할 데이터가 크게 늘자 이를 한꺼번에 실어나르기 위해 ‘데이터 고속도로’를 두 배로 넓힌 것이다. 이에 따라 수많은 데이터가 지연 없이 오가도록 신호를 처리하면서 전력 효율도 높여야 하는 베이스다이의 역할이 중요해졌다.
 HBM4부터 D램 적층 수가 최대 16단으로 늘어나는 것도 베이스다이의 역할을 키우는 요인이다. D램을 더 높이 쌓을수록, 베이스다이에서 각 층까지 전기 신호가 이동하는 거리가 달라져 층별로 신호가 도착하는 타이밍을 정밀하게 맞추기가 어려워진다. 특정 신호만 빨리 도착할 경우 자칫 데이터를 잘못 읽는 오류가 발생할 수 있다. HBM4에서는 베이스다이의 신호 처리와 전력 효율을 높이는 등 전체 HBM의 안정적인 데이터 전송을 위한 설계가 한층 중요해졌다.
 ◇회로 정교해지며 HBM도 로직 공정 적용
 베이스다이의 성능이 고도화하면서 제조 공정도 진화하고 있다. SK하이닉스는 HBM3E까지 자체 메모리 공정으로 베이스다이를 만들었지만, HBM4부터 파운드리(반도체 위탁 생산 업체) TSMC의 첨단 로직 공정을 활용한다. 삼성전자도 올해 양산한 HBM4에 자사 파운드리의 4나노 로직 공정으로 만든 베이스다이를 적용했다. 첨단 로직 공정을 이용하면 같은 면적에 전력 효율이 뛰어나면서 더 복잡한 회로를 집어넣을 수 있다.
 베이스다이가 로직 칩 수준으로 진화하면서 HBM의 ‘맞춤 제작’ 수준도 한 단계 높아지고 있다. 기존 HBM도 고객이 요구하는 속도와 용량, 전력 특성 등에 맞춰 제품을 개발해 왔지만, HBM4부터는 베이스다이에 고객이 원하는 로직 기능까지 넣을 수 있게 됐다. 가속기의 구조와 필요한 데이터 처리 방식, 전력 특성이 다른 만큼 베이스다이의 기능을 달리 설계해 각 AI칩에 최적화된 HBM을 만드는 것이다.
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