삼성 vs SK하이닉스: HBM 전쟁의 승자는 누구인가

핵심 요약

HBM은 DRAM을 16층으로 적층하여 DDR5 대비 40배 대역폭을 달성하는 AI GPU 전용 메모리다. 📈000660SK하이닉스가 MR-MUF 수율 우위(60~70% vs 📈005930삼성 10~20%)와 NVIDIA 독점 공급으로 현재 점유율 53%를 차지한다. 단기는 SK하이닉스가 압도하나, HBM4E(2027년) 이후 메모리+로직 수직 통합이 표준화되면 삼성이 구조적으로 유리해진다.

💡 이 글은 반도체 산업 완전 입문에서 "HBM = DRAM을 수직 적층한 것"을 이미 이해했다고 전제합니다. HBM이 무엇인지 모르면 먼저 읽고 오시는 것을 추천합니다.

1. GPU가 아무리 빨라도

AI GPU는 초당 수조 번의 계산을 합니다. 하지만 계산할 데이터를 제때 먹여주지 못하면 GPU는 놀게 됩니다. HBM의 물리적 구조를 상세히 알고 싶다면

🔬HBM 아키텍처 완전 해설

TSV 적층, MR-MUF 패키징, 하이브리드 본딩까지 제조 공정을 해부합니다

→

를 참조하세요. 이것이 메모리 대역폭 병목입니다. 일반 DRAM(DDR5)으로는 속도가 부족합니다. 그래서 DRAM을 8~16층으로 쌓아서 대역폭을 수십 배 높인 것이 HBM입니다.

DDR5 (일반 DRAM)

칩 1개가 평면에 배치

대역폭: ~50GB/s

가격: 개당 ~$5~10

누구나 만들 수 있음 (상대적으로)

HBM4 (AI 전용)

DRAM 16층 수직 적층 + 로직 베이스 다이

대역폭: 2,000GB/s (40배)

가격: 개당 ~$500~600

TSV + 패키징 극소수만 가능

HBM은 DRAM 비트 출하량의 5%에 불과하지만, 매출의 20%를 차지합니다. 같은 DRAM인데 돈은 4배. 이 시장의 왕좌를 SK하이닉스와 삼성전자가 두고 싸우고 있습니다.

2. 7세대 진화: 13년간 대역폭 20배

HBM은 2013년 첫 개발 이후 7세대를 거치며 진화했습니다. 세대가 바뀔 때마다 게임의 규칙도 바뀝니다.

세대	대역폭	I/F 폭	채널	최대 용량	양산 최초
HBM1 (2015)	128 GB/s	1,024-bit	8	4 GB	SK하이닉스
HBM2 (2016)	256 GB/s	1,024-bit	8	8 GB	삼성
HBM2E (2020)	460 GB/s	1,024-bit	8	24 GB	삼성
HBM3 (2022)	819 GB/s	1,024-bit	16	24 GB	SK하이닉스
HBM3E (2024)	1,229 GB/s	1,024-bit	16	48 GB	SK하이닉스
HBM4 (2026)	2,000+ GB/s	2,048-bit	32	64 GB	삼성
HBM4E (2027E)	2,500+ GB/s	2,048-bit	32	64 GB+	—

출처: JEDEC, Tom's Hardware, SK하이닉스/삼성 뉴스룸

HBM 시장 규모

$4.4B

+286%

$17B

+100%

$34B

+62%

$55B

$100B

2023

2024

2025

2026E

2028E

출처: TrendForce, Yole Group, Micron. 2026E~2028E는 전망치

💡 HBM4에서 인터페이스 폭이 1,024에서 2,048-bit로 2배 늘어납니다. 이것이 가장 큰 구조적 변화입니다. 데이터 통로가 2배로 넓어지면서, 이 통로를 제어하는 로직 베이스 다이가 필수가 되었습니다. "DRAM만 잘 쌓으면 되던" 시대가 끝나는 지점입니다.

양산 최초 기업이 세대마다 바뀝니다. SK하이닉스(HBM1) → 삼성(HBM2) → SK하이닉스(HBM3, 3E) → 삼성(HBM4). 고정된 1위가 없습니다.

3. 어떻게 16층을 쌓는가

DRAM 칩을 16층으로 쌓는 건, 종이컵 16개를 쌓는 것과는 차원이 다릅니다. 각 칩을 관통하는 수직 구멍(TSV)을 뚫고, 전기적으로 연결하고, 열이 빠져나갈 수 있게 해야 합니다.

🕳️

TSV 직경 2~10µm

머리카락(70µm)의 1/7. HBM4 기준 다이당 8,000개+ (HBM3E는 5,000~6,000개). 위아래 층이 이 구멍으로 통신.

📏

다이 두께 30~50µm

종이 한 장(100µm)의 절반. 이 얇은 칩 16장을 정확히 쌓아야 함.

🔧

19단계 추가 공정

일반 DRAM 제조 후 TSV 형성, 박형화, 적층, 테스트까지 19단계가 더 필요.

🔬

KGD 전수 검사

적층 전 불량 다이 제거 필수. 안 하면 패키지 수율 20% 이하로 추락.

승패를 가르는 공정 선택: MR-MUF vs TC-NCF

HBM 적층에서 가장 중요한 기술 선택이 있습니다. SK하이닉스와 삼성전자가 서로 다른 방식을 씁니다.

MR-MUF (SK하이닉스)

전층 동시 리플로우 → 한 번에 접합

수율: TC-NCF 대비 3~4배 (60~70% vs 10~20%)

열 방출: +36% 우수 (HBM2→2E 기준)

Namics 독점 에폭시 EMC 사용

2019년 HBM2E부터 적용. 7년 축적

TC-NCF (삼성전자)

층별 순차 압착 (고온 300°C, 강압)

수율: 10~20% (MR-MUF의 1/3~1/4)

워피지(뒤틀림) 리스크 높음

독자 NCF 소재 사용

MR-MUF 전환 검토 중이나 특허·소재 장벽

💡 MR-MUF는 SK하이닉스가 HBM에서 삼성을 이기고 있는 핵심 이유 중 하나입니다. MR-MUF 수율은 60~70%, 삼성의 TC-NCF는 10~20%로 3~4배 차이입니다. 같은 웨이퍼에서 양품이 3~4배 더 나옵니다. 삼성이 이 기술을 도입하지 못하는 이유는 Namics(일본)의 독점 소재와 SK하이닉스의 특허 때문입니다.

적층할수록 수율은 떨어진다

적층 수	이론 수율 (다이 95% 가정)	현실
8-Hi	~66%	현재 양산 가능 수준
12-Hi	~54%	현재 양산 주력
16-Hi	~44%	2026 H2 도전. 다이 두께 30µm 필요

스택 수율 = (단일 다이 수율)^적층 수. 출처: Nomad Semi, Semiconductor Engineering

층수가 올라갈수록 열 관리도 어려워집니다. HBM 다이의 최대 허용 온도는 95°C입니다. 16층에서는 최하단 다이의 열이 위로 빠져나가기까지 15장의 다이를 통과해야 합니다. 하이브리드 본딩(Cu-Cu 직접 접합)이 도입되면 열 저항이 47% 감소합니다. SK하이닉스는 2026년 4월 12-Hi Hybrid Bonding 검증을 완료했으며, HBM4E(2027년) 양산부터 도입할 계획입니다.

4. SK하이닉스가 먼저 한 이유

2013년, 닌텐도의 한마디에서 시작되었습니다. "그래픽 메모리 대역폭을 더 높여보자." AMD가 참여하고, SK하이닉스가 만들었습니다. 세계 최초의 HBM이 탄생한 순간입니다.

2013

세계 최초 HBM 개발

닌텐도 제안 → AMD 참여 → SK하이닉스 제조. 당시 HBM 시장은 DRAM의 1% 미만

→

2015

HBM1 세계 최초 양산

AMD Radeon R9 Fury X에 탑재. SK하이닉스 단독 공급

→

2022.06

HBM3 NVIDIA H100 독점

NVIDIA가 AI GPU에 HBM을 본격 채택. SK하이닉스가 독점 공급자

→

2024.03

HBM3E 세계 최초 양산

NVIDIA H200용. 삼성은 인증 실패로 공급 이탈

→

2025.09

OPI 상한 폐지 합의

영업이익의 10%를 성과급으로. 삼성 대비 보상 격차 → 취업 선호도 1위 역전

→

2026.01

Rubin HBM4 70% 배분

NVIDIA Vera Rubin 플랫폼에서 SK하이닉스가 HBM4의 약 2/3 공급

SK하이닉스가 HBM에서 먼저 할 수 있었던 이유는 단순합니다. 메모리만 하니까 집중할 수 있었습니다.

삼성전자는 파운드리, 갤럭시, TV, OLED 등 다양한 사업에 자원이 분산됩니다. HBM이 DRAM 시장의 1% 미만이었던 2013~2020년, 삼성이 HBM에 올인할 이유가 없었습니다. SK하이닉스는 메모리 외에 버팀목이 없었기 때문에, HBM이 메모리의 미래라는 판단 하에 일찍 베팅했습니다.

이 판단이 옳았습니다. AI 붐이 터지면서 HBM이 DRAM 매출의 40%를 차지하게 됐고, SK하이닉스는 FY2025 영업이익 47.2조원(OPM 49%)으로 역대 최대를 기록했습니다.

5. NVIDIA가 고개를 끄덕여야 팔 수 있다

HBM 시장의 핵심 고객은 NVIDIA입니다. NVIDIA가 인증하지 않으면 팔 수 없습니다. 인증에는 약 7개월이 걸리고, 발열·전력·대역폭을 모두 충족해야 합니다.

GPU	HBM	SK하이닉스	삼성	마이크론
A100 (2020)	HBM2E	독점	—	—
H100 (2022)	HBM3	독점	H20(중국)만	—
H200 (2024)	HBM3E	주력	인증 실패	참여
B200 (2025)	HBM3E	주력	GB300부터 참여	참여
Rubin (2026)	HBM4	~70%	~30%	CPX용

출처: TrendForce, SK하이닉스 뉴스룸, SamMobile

삼성의 19개월

2024년 4월, 삼성 HBM3E가 NVIDIA 테스트에서 탈락했습니다. 원인은 발열과 전력 소비. 12층 스택에서 TSV 공정의 열 특성이 기준을 충족하지 못했습니다. 삼성은 2024년 4월부터 2025년 9월까지 19개월간 NVIDIA 공급망에서 완전히 이탈했습니다.

이 기간 삼성 HBM 점유율은 35%(2024 Q3)에서 13%(2025 Q1)으로 급락했습니다.

HBM 점유율 — 삼성 이탈기 (2025 Q1)

69%

18%

13%

SK하이닉스

마이크론

삼성

HBM 점유율 — 삼성 복귀 후 (2026E)

~50%

~28%

~22%

SK하이닉스

삼성

마이크론

출처: 카운터포인트, 포쓰저널. 2026E는 전망치

2025년 9월, 이재용 회장의 직접 세일즈와 전영현 부회장의 재설계 지시 끝에 HBM3E 12층이 NVIDIA 인증을 통과했습니다. 젠슨 황은 이재용에게 서한을 보내 GB300 채택을 공식 통보했습니다.

NVIDIA도 다중 공급을 원한다

NVIDIA가 삼성의 복귀를 허용한 배경에는 전략적 이유가 있습니다. SK하이닉스 한 곳에 70% 이상을 의존하면 공급 리스크가 너무 큽니다. 삼성과 마이크론을 키워서 SK하이닉스의 협상 레버리지를 견제하려는 것입니다.

더 나아가 NVIDIA는 2027년에 HBM 로직 베이스 다이를 직접 설계하겠다는 계획을 추진 중입니다. 이것이 실현되면 SK하이닉스와 삼성 모두의 부가가치가 줄어듭니다. (TrendForce)

6. HBM4: 게임 체인저

HBM4부터 규칙이 바뀝니다. 인터페이스가 2배로 넓어지면서 데이터 흐름을 제어하는 로직 베이스 다이가 필수가 되었습니다. "DRAM만 잘 쌓으면 되던" 시대가 끝났습니다.

	삼성 HBM4	SK하이닉스 HBM4
DRAM 공정	1c (6세대, 최신)	1b (5세대)
로직 베이스 다이	자사 4nm (자체 제작)	TSMC (외주)
핀당 속도	11 Gbps	10 Gbps
NVIDIA 테스트 평가	최고 점수 보도	인증 완료
양산 시작	2026.02 (세계 최초)	2026 상반기
Rubin 배분	~30%	~70%
적층	12-Hi (36GB)	12-Hi → Q3 16-Hi 목표

출처: TrendForce, SamMobile, SK하이닉스 뉴스룸

삼성이 주목할 점이 두 가지 있습니다.

첫째, 속도에서 삼성이 앞서기 시작했습니다. 핀당 11Gbps는 SK하이닉스(10Gbps)를 상회합니다. NVIDIA 테스트에서 "최고 평가 점수"를 받았다는 보도도 있습니다. HBM4를 세계 최초로 양산한 것도 삼성입니다.

둘째, 수직 통합이 처음으로 실질적 이점이 됩니다. 로직 베이스 다이를 자사 4nm으로 만드는 삼성은 공급망이 내부에서 완결됩니다. SK하이닉스는 TSMC에 의존합니다. TSMC 일정이 밀리면 SK하이닉스도 밀립니다.

⚠ 하지만 NVIDIA Rubin 배분은 여전히 SK하이닉스 70% : 삼성 30%입니다. 속도에서 앞서는 것과 물량을 확보하는 것은 다른 문제입니다. NVIDIA는 수년간 검증된 SK하이닉스와의 관계를 단번에 뒤집지 않습니다. 삼성이 속도 우위를 물량 우위로 전환하려면 수율(MR-MUF 격차)과 신뢰(19개월 이탈의 기억)를 동시에 해결해야 합니다.

7. 수율 전쟁: 승자를 가르는 숫자

HBM 수율은 단일 지표가 아닙니다. 세 가지 수율의 곱입니다.

HBM 수율 = DRAM 다이 수율 × TSV 적층 수율 × 로직 다이 수율(HBM4부터)

수율 요소	SK하이닉스	삼성
DRAM 다이 (1b/1c)	~70%+ (1b)	~50% (1c)
적층 방식	MR-MUF (수율 3~4배)	TC-NCF
로직 다이 (HBM4)	TSMC (90%+)	자사 4nm (40%+)
총합 수율 우위	현재 SK 우위	삼성이 따라잡는 중

출처: TrendForce, SemiAnalysis, Nomad Semi

다음 전장: 16hi

📐

다이 두께 50→30µm

16층을 JEDEC 높이(775µm) 안에 넣으려면 각 다이를 30µm로 깎아야 함. 파손 리스크 급증.

🔌

I/O 2배 (2,048)

인터커넥트 간격 6~9µm. 인간 모발의 1/100. 정렬 오차 허용 범위가 극히 좁음.

📉

이론 수율 44%

다이 수율 95% 가정 시 16hi 이론 수율 44%. 실제는 더 낮을 수 있음.

SK하이닉스는 MR-MUF로 30µm 박형화를 달성했습니다. 삼성은 아직 기술 개발 중입니다. NVIDIA가 16hi HBM4를 요청한 시점은 2026 Q4입니다. 이 일정에 누가 먼저 도달하느냐가 다음 라운드의 승패를 가릅니다.

8. 승자 전망: 세대별 유불리

세대	시점	유리한 쪽	이유
HBM3E	현재	SK하이닉스 압도	NVIDIA 독점 2년+, MR-MUF 수율, 신뢰 축적
HBM4 (12hi)	2026	경합	삼성 속도 11Gbps 선행 + 세계 최초 양산. SK 수율+관계 우위
HBM4 (16hi)	2026 H2	SK 약간 우위	MR-MUF로 30µm 달성. 삼성 기술 개발 중
HBM4E	2027	경합→삼성 유리	수직 통합(4nm 자체 로직) + 하이브리드 본딩 경쟁 시작
HBM5+	2028~	구조적 삼성 유리	메모리+로직+패키징 통합이 표준화될수록 수직 통합 이점 극대화