삼성전자 평택 P4 1c D램과 HBM4 패권 경쟁

삼성전자 평택 P4 1c D램과 HBM4 패권 경쟁

개요

공정 세대의 의미: 1a, 1b, 1c란?

반도체 미세 공정은 나노미터(nm) 단위로 불리지만, D램은 실제 선폭보다 '세대'로 구분하는 것이 업계 관례다. 삼성전자의 10나노급 D램 공정 세대는 다음과 같이 발전해왔다:

• 1x(1세대): 약 18~19nm
• 1y(2세대): 약 17nm
• 1z(3세대): 약 15~16nm
• 1a(4세대): 약 14nm (양산 완료)
• 1b(5세대): 약 13nm (양산 중)
• 1c(6세대): 약 12nm (2026년 양산 전환)

1c 공정은 같은 면적에 더 많은 셀을 집어넣어 단위 웨이퍼당 칩 생산 개수(수율)를 높이고, 소비전력을 낮추는 것이 핵심 목적이다. HBM에 1c 공정을 적용하면 전력 효율과 발열 관리가 개선되어 AI 데이터센터용 칩으로서 경쟁력이 높아진다.

HBM 시장에서 삼성의 위기

삼성전자는 2023~2024년 HBM 품질 검증에서 엔비디아로부터 수차례 퇴짜를 맞았다. HBM3E 8단·12단 제품의 열 관리와 수율 문제가 해결되지 않아 엔비디아의 H100·H200·B200 공급망에서 SK하이닉스에 밀렸다. 2025년 기준 HBM 시장에서 SK하이닉스가 약 50~55%, 삼성전자가 35~40%, 마이크론이 10~15%를 점유하고 있다.

이는 삼성전자로서는 이례적인 상황이다. 전통적으로 메모리 반도체 1위 기업이었으나, AI 가속기용 HBM이라는 새로운 전략 물자에서 2등으로 밀린 것이다. HBM의 매출 기여율과 마진이 일반 D램 대비 압도적으로 높기 때문에 이 격차는 실적에도 직접 영향을 미쳤다.

P4의 전략적 위치

평택 P4는 삼성전자의 반도체 생산 '빅5' 라인 중 하나로, 현재 D램과 낸드 플래시를 혼합 생산하고 있다. P4에 1c 공정 전환이 완료되면:

1. HBM4 전환 가속: 1c 기반 D램 다이(die)로 HBM4를 구성할 수 있어 2026년 하반기 양산 로드맵에 탄력이 붙는다. 2. 원가 경쟁력 확보: 칩 크기 축소로 웨이퍼당 더 많은 칩을 생산 → 단위 원가 절감. 3. LPDDR5X 공급 강화: 모바일용 프리미엄 D램 수요에도 대응 가능.

HBM4의 기술 경쟁

HBM4는 2026년 상반기 엔비디아의 'Rubin' 아키텍처 GPU에 탑재 예정이다. 주요 특징:

• 16단 적층: 현행 HBM3E 12단에서 16단으로 증가
• 대역폭: 1.2TB/s 이상 (HBM3E 1.15TB/s 대비 향상)
• 용량: 단일 스택 48GB (HBM3E 36GB 대비 33% 증가)
• 인터페이스: 512-bit에서 1,024-bit로 확장(베이스 다이 포함)

삼성전자는 HBM4에서 2개월 일정 단축을 통해 엔비디아 공급 인증 재획득 가능성을 높였다. 엔비디아는 GPU 수요를 감당하기 위해 삼성전자의 HBM4 공급 참여를 원하는 것으로 알려졌다.

파운드리 부문과의 시너지

삼성전자는 HBM 패키징을 자체 파운드리(반도체 위탁 생산) 기술과 결합하는 전략을 추진 중이다. HBM4의 베이스 다이(logic die)를 4나노 게이트올어라운드(GAA) 공정으로 제작하면 전력 효율이 크게 개선된다. SK하이닉스는 베이스 다이 제조를 TSMC에 위탁하는 반면, 삼성전자는 내재화를 추진해 원가 구조와 기술 통합에서 우위를 노린다.

시장 전망과 투자 계획

삼성전자는 평택을 포함한 한국·미국 파운드리·메모리 라인에 2030년까지 약 300조 원을 투자한다고 발표한 바 있다. HBM4 양산 체계 구축에는 수십 조 원 규모의 패키징 장비 투자가 수반된다. 한국 정부의 'K-반도체 벨트' 정책과 맞물려 평택-청주-용인 삼각 클러스터가 형성되고 있다.

결론

삼성전자의 1c D램 조기 전환은 HBM4 경쟁에서 SK하이닉스를 추격하는 기술적 발판이다. 그러나 HBM 시장의 진짜 관건은 '기술'만이 아니다. 엔비디아의 까다로운 품질 검증을 통과하는 '신뢰'와, 고객 맞춤형 설계 협력 역량이 함께 뒷받침되어야 시장 점유율 회복이 가능하다. 2026~2027년 HBM4 공급 경쟁은 메모리 반도체 패권의 향방을 결정짓는 중요한 변곡점이 될 것이다.