SK하이닉스 HBM4E 로직 다이에 TSMC 3nm 검토 — 삼성 4nm과 정면승부 (2026)
HBM4E란 현재 HBM4의 성능을 한 단x 끌어올린 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 규격입니다. SK하이닉스가 이 HBM4E의 핵심 부품인 '로직 다이'에 TSMC의 3nm(N3P) 공정 채택을 검토하고 있다는 소식이 전해지면서, 반도체 업계의 이목이 집중되고 있습니다. 삼성전자가 자체 파운드리 4nm 공정을 고수하는 것과 대조적인 행보입니다.
HBM에서 로직 다이가 중요한 이유는?
HBM은 여러 층의 DRAM 칩을 수직으로 쌓아 올린 뒤, 맨 아래에 위치한 '로직 다이'가 데이터를 처리하고 전달하는 구조입니다. 쉽게 말해 DRAM이 '저장'을 담당한다면, 로직 다이는 '두뇌' 역할을 합니다. 이 로직 다이의 공정이 미세할수록 전력 소모는 줄어들고, 연산 속도는 빨라집니다. SK하이닉스는 현재 HBM4에 TSMC 12nm 로직 다이를 사용하고 있지만, HBM4E에서는 3nm(N3P)으로 무려 4세대를 뛰어넘는 공정 전환을 검토하고 있습니다.
TSMC 3nm 전환으로 달라지는 핵심 수치
가장 주목할 변화는 구동 전압입니다. SK하이닉스는 HBM4E의 로직 다이 전압을 기존 0.8V에서 0.75V로 낮추는 것을 목표로 하고 있습니다. 전압이 낮아지면 전력 소모가 줄어들어 데이터센터의 전력 비용 절감에 직접적으로 기여합니다. TSMC의 N3P 공정은 현재 모바일 AP와 고성능 컴퓨팅 칩에서 검증된 기술로, HBM4E 로직 다이에 적용되면 성능과 전력 효율 모두에서 삼성 자체 4nm 대비 우위를 확보할 수 있습니다. 이 HBM4E는 NVIDIA의 차세대 AI칩 베라 루빈 울트라(Vera Rubin Ultra)에 탑재될 예정입니다.
삼성 4nm vs TSMC 3nm, 파운드리 선택 전쟁의 의미
삼성전자는 HBM4 로직 다이를 자체 파운드리 4nm 공정으로 생산하고 있으며, 향후 HBM5에는 2nm 공정 적용을 계획하고 있습니다. 반면 SK하이닉스는 외부 파운드리인 TSMC에 위탁하는 전략을 선택했습니다. 이는 메모리 기업이 자체 파운드리를 보유했는지 여부가 HBM 경쟁의 새로운 변수가 되었음을 보여줍니다. 전문가들은 HBM4E 세대부터 고객사(NVIDIA, AMD 등)별로 로직 다이를 맞춤 설계하는 '커스텀 HBM' 시장이 본격화될 것으로 전망합니다.
커스텀 HBM 시장 본격화가 의미하는 것
HBM4E 시대에는 로직 다이를 고객사의 AI칩 사양에 맞춰 설계하는 커스텀 HBM이 주류가 될 전망입니다. 이는 메모리 업체에 더 높은 기술력과 유연성을 요구하며, 동시에 파운드리 선택이 제품 경쟁력을 좌우하는 핵심 변수가 됩니다. SK하이닉스가 TSMC 3nm을 선택하면 최첨단 공정의 이점을 얻지만 외부 의존도가 높아지고, 삼성은 자체 파운드리로 수직 계열화의 강점을 살리지만 공정 경쟁력을 증명해야 합니다. 반도체 산업에서 메모리와 파운드리의 경계가 점점 허물어지고 있습니다.
핵심 정리
① TSMC 3nm 검토 — SK하이닉스가 HBM4E 로직 다이에 TSMC N3P 공정 채택을 검토하며, 전압을 0.75V로 낮춰 전력 효율을 극대화합니다
② 파운드리 전쟁 심화 — 삼성 자체 4nm과 TSMC 3nm의 경쟁 구도가 형성되어 파운드리 선택이 HBM 경쟁의 핵심 변수가 되었습니다
③ 커스텀 HBM 시대 개막 — HBM4E부터 고객사별 맞춤 로직 다이 설계가 본격화되며, 메모리와 파운드리의 경계가 허물어지고 있습니다
HBM4E를 둘러싼 파운드리 선택 전쟁은 반도체 산업이 단순한 메모리 기술 경쟁을 넘어, 설계·제조·패키징을 아우르는 종합 시스템 경쟁으로 진화하고 있음을 보여줍니다.
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📌 출처: TrendForce, 조선일보, 전자신문 (2026)
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