* HBM2E: 2세대 HBM의 확장(Extended) 버전

세계 최고속 DRAM, ‘HBM2E’의 탄생은 결코 우연이 아니다. 2013년 SK하이닉스는 DRAM에 TSV(Through Silicon Via, 실리콘관통전극) 기술을 적용해 업계 최초로 HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리)을 개발했다. SK하이닉스는 HBM을 통해 처리속도를 혁신적으로 끌어올리며 DRAM사(史)에 한 획을 그었다. 이후 발전에 발전을 거듭하며 지난해 8월 HBM2E 개발 성공 이후, 단 10개월 만에 양산에 돌입했다.

HBM2E는 초당 3.6기가비트(Gbps)의 데이터 처리가 가능한 제품으로 1,024개의 정보출입구(I/O)를 통해 1초에 460기가바이트(GB)의 데이터를 처리한다. Full-HD급 영화(3.7GB) 124편을 1초에 전송할 수 있는 현존하는 가장 빠른 DRAM 솔루션이다. 용량 또한 이전 세대 대비 2배 이상 늘어난 16GB를 구현했다.

HBM2에서 한 단계 더, 절치부심으로 탄생한 업계 최고속 DRAM

HBM의 탄생과 발전, 그리고 지금의 HBM2E에 이르기까지 모든 과정에는 DRAM상품기획 산하 IPM기획팀이 함께했다. HBM2E 양산까지 땀과 열정을 쏟아온 주인공들을 만나봤다.

(왼쪽부터) IPM기획팀 정연승TL, 박정수 TL, 김연수 TL, 안창용 TL, 김왕수 PL, 이현민 TL, 안은지 TL

Q. 반도체 개발 과정에서 상품기획조직은 어떠한 역할을 하는가?

김왕수 PL 반도체 산업의 기술 변곡점을 선행적으로 예측하고 다양한 대외활동과 고객과의 커뮤니케이션을 통해 검증한 후, 제품 스펙(SPEC, specification의 준말. 제품의 특정 및 개발일정 등)을 제안해 제품 개발 라인업에 대한 전사 합의를 도출하는 주관 부서다. 쉽게 말해 고객이 필요로 하는 제품을 어떻게 상품화할 수 있을지에 대해 기획하는 일을 한다.

▲ 김왕수 PL

Q. HBM2E를 기획하게 된 배경은 무엇인가?

김연수 TL SK하이닉스는 HBM을 세계 최초로 개발했음에도 이어지는 세대에서까지 주도권을 유지하지는 못했다. 그래서 HBM2E를 시작할 때 제품 스펙을 높이기 위해 모든 구성원이 한층 더 절치부심했다. HBM2E는 HBM2와 HBM3 사이에 있는 제품으로, HBM2보다 더 빠르고, 고용량, 저전력으로 기획했다. 최근 HBM2E가 양산에 돌입하며 시장에서 좋은 반응을 얻고 있어 매우 뿌듯하다.

▲ 김연수 TL

Q. HBM2E는 3.6Gbps 속도로 초당 460GB의 데이터 처리가 가능한 업계 최고속 DRAM이다. 용량도 이전 세대 대비 2배 늘어난 16GB의 대용량을 지원한다. 이러한 고성능을 구현할 수 있었던 비결은 무엇인가?

김연수 TL 그 이유를 설명하기 위해서는 먼저 HBM에 대한 설명이 필요할 것 같다. HBM이 기존 DRAM 대비 고성능을 구현할 수 있는 이유는 바로 데이터를 주고받는 구조 자체를 바꿨기 때문이다. TSV 기술은 DRAM 칩을 수직으로 쌓은 뒤 전체 층을 관통하는 기둥 형태의 이동 경로를 만들어 명령어와 데이터를 전달한다. 쉽게 말해 기존에는 신호 전달을 위한 선(와이어)이 구조적으로 길게 구성될 수밖에 없었다면, 지금은 칩을 쌓은 뒤 구리 성분의 물질로 기둥을 만들어 중앙을 뚫어 연결한다. 그만큼 와이어의 길이가 짧아지고, 짧아지는 만큼 신호 전달이 누락되지 않고 더 빨라지는 것이다.

이현민 TL 세계 최고 성능 제품을 구현하기 위해서는 그만큼 고난도의 미세공정 기술이 필요했다. 초반 개발 과정에서 많은 허들이 있었지만, 결국 수많은 논의 끝에 HBM2E에 꼭 필요한 기술을 선정하고 적용할 수 있었다. 개발 부서를 비롯해 전 부서가 물심양면으로 협업했기에, 업계를 압도하는 최고 성능 제품의 양산에 성공할 수 있었다.

Q. HBM2E는 어떤 제품에 탑재되며, 어느 분야에서 활용될 것으로 전망하나?

박정수 TL 프리미엄 제품군에 속하는 HBM은 고성능이 요구되는 제품에 주로 탑재된다. 한꺼번에 많은 데이터를 처리하며 고도의 연산력이 필요한 하이퍼포먼스컴퓨팅(HPC, High-Performance Computing), 슈퍼컴퓨터, 인공지능(AI, Artificial Intelligence) 등에 최적화된 메모리 솔루션이다. 또한, 데이터 전송량이 급증하는 5G 시대가 본격화되면서 HBM의 수요는 더욱 높아질 것으로 보인다.

‘Fast Follower’가 아닌 ‘First Mover’로서 고객과 소통하다

최초, 최고의 기술을 개발하는 것도 중요하지만 무엇보다 시장의 요구에 부합하는 제품이어야 비로소 의미를 갖는다. 개발에서 양산까지도 많은 시간이 소요되지만, 그 이전부터 오랫동안 고객과 함께 미래 기술에 대해 논의하는 시간이 필요하다. 이를 위해 IPM기획팀은 고객사들과 밀접하게 소통하고 있다.

Q. 개발 과정에서 시행착오는 없었나? 또, 이를 극복할 수 있었던 비결이 무엇인지도 궁금하다.

김왕수 PL HBM은 반제품이기 때문에 독립적으로 작동될 수 없다. 때문에 고객사의 제품에 탑재해 동작에 문제가 없는지 인증하는 과정이 필요하다. 제품 인증 작업을 3~6개월 정도로 예상했다. 하지만 고객의 시스템에 적용했을 때 생각하지 못한 여러 가지 변수로 1년 가까이 소요됐다. 경험이 부족하다 보니 나온 시행착오였다. 하지만 이를 자양분 삼아 HBM2E에서는 더 높은 스펙을 타깃으로 전 구성원이 협심했다. 최종 결과물이 10이라고 한다면 내부에서는 12~13 수준으로 준비하다 보니 결국 빠른 시일 내에 양산할 수 있었다.

Q. 고객사와의 커뮤니케이션이 중요하다고 했는데, 이를 위해 상품기획조직은 어떠한 방식으로 일하고 있나?

안은지 TL 가장 큰 역할은 고객과 시장의 요구를 파악하고, 이를 충족하는 제품을 기획하는 것이다. 우리가 10의 성능의 제품을 만든다고 하더라도, 고객이 그 정도 성능을 필요로 해야만 의미가 있다. 상품을 기획하기 전, 고객사와 함께 언제 어떤 성능의 제품을 생산해 어느 시점에 공급할지에 대해 구체적으로 협의하는 시간을 갖는다. 미래를 예측하며 이야기하다 보니 수요와 공급 측면에서 이견이 생기기도 한다. 이럴 때면 우리의 입장을 설명하며 절충안을 찾기 위해 노력한다. 반면 내부적으로 고객사의 요구사항을 설득하기도 한다. 내외부의 의견을 조율하는 일이 결코 쉽지는 않지만 다이내믹한 만큼 재미있게 일하고 있다.

▲ 안은지 TL

Q. 고객사와 의견을 조율하면서 고충은 없었는지, 또 반응은 어땠는지 궁금하다.

김왕수 PL 인증 과정에서 제품의 불량이 나오거나 했을 때, 내부적으로만 해결하는 데 그치지 않고, 고객사에 투명하게 오픈해 해결책을 함께 모색했다. 단순히 ‘Fast Follower’가 아닌, ‘First Mover’로 능동적으로 움직인 것이 좋게 작용했다. 고객의 요구를 빠른 시간 내 반영할 수 있었고 개발 시 발생하는 한계점을 고객에게 바로 전달해 합의를 이루었다. 대내외 커뮤니케이션이 원활하게 진행됐기 때문에 좋은 결과가 있었던 것 같다.

SK하이닉스 역량의 집약체 HBM2E, 4차산업혁명의 핵심으로

개발된 제품을 양산한다는 것은 그 제품이 곧 고객의 손에 전달된다는 것을 의미한다. 그간의 수고가 빛을 발하는 순간이기에 큰 의미를 갖는다. HBM을 처음 탄생시킨 SK하이닉스인 만큼, 이번 HBM2E에 대한 애정은 누구보다 남다를 것. SK하이닉스는 HBM2E를 본격 양산함으로써 프리미엄 메모리 시장에서의 입지를 굳건히 다지고, 4차산업혁명 시대의 핵심으로 더 가까이 다가서게 됐다.

Q. SK하이닉스에게 HBM2E는 어떤 의미를 갖는 제품인가?

이현민 TL 제품을 출시할 때는 시장의 규모를 보기도 하고, 시장의 장래성을 보기도 한다. HBM2E는 후자의 시장을 바라보는 제품이다. 주로 사용되는 애플리케이션은 슈퍼컴퓨터, 인공지능(AI, Artificial Intelligence), 5G 네트워크 등 4차산업혁명의 핵심 산업이라고 볼 수 있다. 고성능 제품이기에 아직 시장 규모가 크다고 할 순 없지만, 향후 산업의 성장 가능성을 보면 매우 기대되는 제품이라고 할 수 있다.

김연수 TL ‘세계 최고’는 미사여구가 아닌 사실이다. ‘첨단기술의 중심 더 나은 세상을 만듭니다’라는 당사 브랜드 아이덴티티(Identity)처럼 세계에서 가장 빠른 DRAM을 양산했다는 사실만으로 기술회사로서의 자존감을 한 단계 더 높일 수 있었다고 생각한다. 

Q. 최초, 최고를 위해 끊임없이 기술혁신을 거듭하고 있는 SK하이닉스의 다음 스텝은 무엇인가? 앞으로의 계획과 목표를 알려달라.

김왕수 PL HBM2E의 성공을 발판 삼아 이제는 HBM3로 나아가야 하는 시점이다. 현재 JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council, 반도체 분야의 국제표준화기구인 국제반도체표준협의기구)에서 HBM3 제품의 기준을 만들기 위해 논의 중이다. SK하이닉스의 HBM3가 HBM2E처럼 업계를 선도하는 제품이 될 수 있도록 상품기획 조직을 비롯해 SK하이닉스 전 구성원이 노력하고 있다. HBM2E가 나오기까지 개발진, 상품기획 조직은 물론 수많은 구성원이 하나가 되어 힘을 모았다. 때문에 HBM2E는 SK하이닉스가 지닌 역량의 집약체라고 할 수 있다. 많은 분의 응원을 바탕으로 SK하이닉스가 또 한 번 세계 최고의 HBM 제품을 만들어낼 수 있기를 기대한다.

▲(왼쪽부터) SK하이닉스 민경현 특허 담당, 진교원 개발제조총괄 사장, 이남재 NAND Advanced PI 담당

강우량을 측정하기 위해 발명된 측우기는 농업이 근간이었던 조선 시대 최고의 발명품으로 평가받는다. ‘발명의 날’로 지정된 5월 19일은 바로 이 측우기가 탄생한 날이다. 농업의 부흥에 기여했던 측우기처럼, 위대한 발명품은 한 국가의 산업을 이끌기도 한다. 4차산업혁명 시대, ‘산업의 쌀’로 불리는 반도체 역시 대한민국 경제의 대들보 역할을 하는 현시대 최고의 발명품이라 해도 과언이 아니다. 글로벌 반도체 시장의 Top-Tier 기업인 SK하이닉스는 오늘도 세계 최초, 세계 최고의 위대한 발명을 위해 끊임없이 기술혁신을 거듭하고 있다.

이러한 공로를 인정받아 SK하이닉스는 지난 24일 서울 63컨벤션센터에서 열린 ‘제55회 발명의 날 기념식’에서 진교원 개발제조총괄 사장이 금탑산업훈장을, 이남재 NAND Advanced PI 담당이 산업포장을 수상하며 2관왕을 차지했다. 이와 함께 한국지식재산협회(KINPA) 회장으로 취임한 민경현 특허 담당이 국무총리표창을 수상하며 그 기쁨을 함께했다. 뉴스룸은 기념식 현장에서 영광의 얼굴들을 만나봤다.

반도체 기술 저력 입증한 SK하이닉스, 금탑산업훈장·산업포장 2관왕 영예

▲‘제55회 발명의 날 기념식’에서 기념사를 하고 있는 정세균 국무총리의 모습

‘대한민국의 확실한 변화, 지식재산이 함께합니다’라는 주제로 열린 ‘제55회 발명의 날 기념식’에는 정세균 국무총리를 비롯해 지식재산 분야 관계자 100여 명이 참석했다. 이날 기념식에서는 국가 산업 발전에 기여한 발명유공자 79명에 대한 포상과 최고의 혁신발명가에게 수여되는 ‘올해의 발명왕’ 시상이 이뤄졌다.

▲정세균 국무총리가 SK하이닉스 진교원 개발제조총괄 사장에게 금탑산업훈장을 수여하고 있다.

이날 최고 영예인 ‘금탑산업훈장’은 쟁쟁한 후보들을 모두 제치고 SK하이닉스 진교원 개발제조총괄 사장이 품에 안았다. 진교원 사장은 대한민국 반도체가 세계 최고 명성을 유지하는 데 기여한 공적을 인정받았다. 1990년 현대전자산업(SK하이닉스 전신)에 입사해 약 30년간 메모리 반도체 연구개발 업무를 담당해온 그는, 오랜 시간 꾸준한 노력으로 신제품 개발과 제품 양산을 주도했다. 현재는 SK하이닉스 반도체 개발 및 제조를 총괄하면서 세계 최고의 원가 경쟁력을 갖춘 제품을 개발하기 위해 힘쓰고 있다.

또한, 지식재산의 중요성을 구성원들에게 체화시키고 특허 개발을 생활화할 수 있는 분위기를 조성하기 위해 앞장서고 있다. 지난해에는 ‘가치있는 실패’ 행사를 통해 실패 사례를 공유하고, 이를 통해 시행착오를 줄여 연구개발의 노하우를 전수하는 장(場)을 마련하는 등 구성원들이 연구개발에 전념할 수 있도록 격려하고 있다.

▲SK하이닉스 이남재 NAND Advanced PI 담당이 산업포장을 수상하고 있다.

이날 기념식에서는 진교원 사장에 이어 이남재 NAND Advanced PI 담당이 산업포장을 수상하며 또 한 번 SK하이닉스의 저력을 입증했다. 그는 3D NAND Flash의 요소 기술을 개발하고 불량을 개선하는 등 반도체 개발과 품질 개선에 기여한 공을 인정받았다. 뿐만 아니라 핵심 기술을 특허화함으로써 국가 반도체 기술 경쟁력 강화에 기여했다. 이에 더해 국내 기술 강연에 적극적으로 나서며 발명 진흥과 후배 양성에도 많은 역할을 했다.

▲민경현 한국지식재산협회장(SK하이닉스 특허 담당)이 국무총리표창을 수상하고 있다.

한편, 지난달 한국지식재산협회(KINPA) 회장에 선임된 SK하이닉스 민경현 특허 담당은 이날 국무총리표창을 수상했다. 기업의 지식재산 경쟁력 강화와 관련 법제도 개선 및 국제지식재산 이슈 대응에 기여한 공을 인정받았다.

SK하이닉스 전시 부스에서 만나본 세상을 바꾼 발명품 ‘반도체’

▲SK하이닉스 전시 부스 전경

▲정세균 국무총리가 SK하이닉스 부스에 전시된 수상 공적 제품들을 둘러보고 있다.

▲SK하이닉스 부스에 전시된 D램 제품

SK하이닉스는 2000년부터 전 세계 반도체 기업 순위 변화를 나타낸 그래프를 통해 메모리 반도체 2위, 종합 반도체 3위로 도약하게 된 과정을 소개했다. 부스의 벽면에 설치된 디스플레이에서는 미국 경제지 포춘(Fortune)지가 발표한 ‘글로벌 500대 기업(2018년 순이익 기준)’ 리스트에서 30위권 내에 이름을 올렸음을 강조했다. 이는 TSMC, 도시바 등 유수의 글로벌 기업들보다도 앞선 기록이다.

한편, 부스의 맨 앞쪽에는 SK하이닉스가 지난해 개발에 성공한 3세대 10나노급 16Gb DDR4 제품과 업계 최고속 HBM2E 제품이 전시돼 눈길을 끌었다.

▲SK하이닉스의 3세대 10나노급 16Gb DDR4 D램

SK하이닉스는 지난해 10월 3세대 10나노급(1z)의 미세공정을 적용한 16Gb(기가비트) DDR4 D램 개발에 성공했다. 단일 칩 기준 업계 최대 용량인 16Gb를 구현했으며, 데이터 전송 속도는 DDR4 규격의 최고 속도인 3,200Mbps를 지원한다. 이전 세대인 8Gb 제품 대비 전력 소비를 40% 감소시켰다. 또한, 2세대(1y) 제품 대비 생산성이 약 27% 향상됐으며, 초고가의 EUV(극자외선) 노광 공정 없이도 생산이 가능해 원가 경쟁력도 갖췄다. 이처럼 업계 최고 수준의 용량과 속도, 전력효율을 갖춘 이 제품은 고성능 D램을 찾는 고객의 수요를 충족시킬 것으로 기대된다.

▲SK하이닉스의 HBM2E D램

업계 최고 속도를 자랑하는 SK하이닉스의 HBM2E 역시 눈길을 끈다. 이 제품은 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 HBM(High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리) D램의 차세대 제품으로, 이전 규격인 HBM2 대비 처리 속도를 50% 높였다. 초당 데이터 처리 속도 460GB(기가바이트)를 구현하며, 이는 Full HD급 영화(3.7GB) 124편을 1초 만에 다운로드할 수 있는 속도다. 초고속 특성을 갖춘 고부가 D램인 HBM2E는 인공지능(AI), 머신러닝, 슈퍼컴퓨터, 자율주행차 등 4차산업 기반 시스템에 적합한 고사양 메모리 솔루션으로 평가받는다.

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