HBM (High Bandwidth Memory) 이란 무엇이며 HBM 메모리의 모든것 !!

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HBM (High Bandwidth Memory)은 현대 컴퓨터 그래픽스와 데이터 센터에서 중요한 역할을 하는 혁신적인 기술 중 하나입니다.

HBM은 고성능 컴퓨터 그래픽스 카드 및 컴퓨터 시스템의 주 메모리로 사용되는 메모리 형태입니다. HBM은 높은 대역폭을 가지며, 이것이 중요한 이유입니다. 대역폭은 데이터가 메모리와 다른 구성 요소 간에 얼마나 빠르게 이동할 수 있는지를 결정합니다.

HBM 메모리는 '고대역폭 메모리'라고도 불리며, 그 이름에서 알 수 있듯이 뛰어난 대역폭(대역폭은 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 능력)을 제공합니다. 이 기술은 처음에는 AMD와 SK Hynix와 같은 기업들이 개발하고 도입하였으며, 이후 NVIDIA 및 다른 기업들도 HBM을 적용한 제품을 출시하였습니다.

 

HBM(고대역폭 메모리)은 미국 칩 제조업체 AMD와 한국의 메모리 칩 공급업체 SK 하이닉스가 2013년 세계 최초로 개발 ・ 양산한 반도체 제품이다. 저전압과 고대역폭의 성능으로 고성능 컴퓨팅에 특화되어있어 AI(인공지능) 서버와 생성형 AI의 핵심 부품으로 꼽힌다. HBM은 여러 개의 D램을 블록처럼 수직으로 연결하는 수직관통전극(TSV, Through Silicon Via)이라는 기술로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도가 빠르다. 또한 D램을 여러 개 적층하면 기반 면적당 훨씬 높은 용량을 확보할 수 있어 대용량의 데이터 처리가 가능하다.

2023년 5월 31일 시장조사업체 트렌드포스는 AI 연산에 필요한 고성능 GPU(그래픽처리장치) 수요가 급증하면서, 여기에 탑재되는 HBM의 수요가 이전보다 58% 급증할 것이라 관측했다. 트렌드포스에 따르면 2022년 글로벌 HBM 시장에서 SK하이닉스가 시장점유율 50%로 1위이며, 삼성전자와 마이크론이 각각 40%, 10%를 차지한 것으로 나타났다. 글로벌 빅테크 기업들은 급격하게 늘어나는 데이터를 빠르게 처리하기 위해 기존 D램 대비 성능을 현격히 높인 HBM을 채택하는 추세다.

대한민국의 고대역폭 메모리(HBM) 기술은 세계 최고 수준으로 평가받고 있습니다. 2023년 현재, 대한민국은 HBM3까지의 기술을 개발 완료했으며, HBM4의 개발도 진행 중입니다.

 

대한민국의 HBM 기술 발전은 크게 두 가지 측면에서 이루어졌습니다. 첫째, 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 기업들이 HBM 기술 개발에 적극적으로 투자한 것입니다. 둘째, 정부의 지원을 통해 HBM 기술 개발을 위한 인프라와 연구 환경이 조성된 것입니다.

2020년, 삼성전자는 HBM3의 양산을 시작했습니다. HBM3는 기존 HBM2 대비 대역폭이 2배 이상 향상된 기술입니다. SK하이닉스도 2022년, HBM3의 양산을 시작했습니다.

대한민국은 HBM4의 개발에도 속도를 내고 있습니다. HBM4는 기존 HBM3 대비 대역폭이 2배 이상 향상된 기술로, 2024년 양산을 목표로 하고 있습니다.

대한민국의 HBM 기술 발전은 AI, 자율주행, 메타버스 등 미래 기술의 발전에 기여할 것으로 기대됩니다.

대한민국의 HBM 기술 발전에 기여한 주요 기업과 연구 기관은 다음과 같습니다.

• 기업: 삼성전자, SK하이닉스, 엠텍세미콘, 램리서치, 마이크론
• 연구 기관: 한국전자통신연구원(ETRI), 한국과학기술연구원(KIST), 한국생산기술연구원(KITECH)

대한민국은 HBM 기술을 통해 세계 메모리 시장에서 주도적인 역할을 수행할 것으로 기대됩니다.

왜 HBM이 필요한가요?

HBM은 대역폭 병목 현상을 해결하기 위해 등장했습니다. 이전에 사용되던 GDDR(그래픽스 더블 데이터 레이트) 메모리는 대역폭이 제한되어 있었기 때문에 고해상도 그래픽과 같은 요구에 부합하기 어려웠습니다. HBM은 이 문제를 극복하고 고성능 그래픽 및 데이터 처리를 가능하게 합니다.

HBM의 동작 원리

HBM은 다양한 "스택"으로 구성됩니다. 각 스택은 층층이 쌓여 있으며, 이렇게 스택된 메모리는 훨씬 더 높은 대역폭을 제공합니다. GPU 또는 다른 처리 장치는 이러한 스택을 통해 데이터를 더 빠르게 읽고 쓸 수 있습니다.

HBM의 장점

● 높은 대역폭 :  HBM은 기존 GDDR (Graphics Double Data Rate) 메모리에 비해 훨씬 높은 대역폭을 제공합니다. 이는 대용량 데이터를 신속하게 처리하는 데 큰 도움이 됩니다.

● 저전력 : HBM은 저전력 특성을 가지고 있어 높은 성능을 유지하면서도 전력 소비를 낮출 수 있습니다. 이는 모바일 장치와 노트북에도 유용하게 활용될 수 있습니다.

● 고밀도패키징 : HBM은 작고 고밀도 패키지에 메모리 칩을 통합하여 PCB(인쇄회로기판)의 크기를 줄일 수 있습니다. 이는 작은 공간에 고성능 시스템을 구축하고자 하는 경우에 이점을 제공합니다.

HBM 시장 형성

HBM 메모리는 주로 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 딥러닝, 게임 그래픽, 과학 및 엔지니어링 응용 프로그램과 같은 분야에서 사용됩니다. 이러한 산업 분야에서는 뛰어난 성능과 대역폭이 필수적이며, 따라서 HBM은 이들 시장에서 큰 인기를 끌고 있습니다.

HBM 메모리의 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 기술의 발전과 함께 더 많은 분야에 확장될 것으로 예상됩니다. 특히 AI 및 딥러닝 분야에서의 수요 증가와 함께 HBM은 중요한 역할을 수행할 것으로 보입니다.

HBM 관련 기업(글로벌)

 ● Samsung Electronics (삼성전자): 삼성전자는 HBM 기술을 개발하고 생산하는 세계적인 반도체 기업 중 하나입니다. 이 회사의 주식은 HBM 관련 투자를 고려할 때 고려해볼만 합니다.

 ● SK Hynix (SK하이닉스): SK 하이닉스는 메모리 반도체 분야에서 활동하는 글로벌 기업 중 하나로, HBM을 제조하는 주요 업체 중 하나입니다.

 ● NVIDIA Corporation: NVIDIA는 고성능 그래픽 카드와 컴퓨팅 솔루션을 제공하는 회사로, HBM을 활용한 그래픽 카드를 제조합니다. 이로 인해 HBM 기술과 관련된 투자 가능성이 있을 수 있습니다.

 ● Advanced Micro Devices (AMD): AMD는 그래픽 카드 및 컴퓨팅 솔루션 분야에서 경쟁하는 회사로, HBM을 사용한 제품을 제조합니다.

 ● Micron Technology: Micron은 메모리 반도체 및 저장 장치 분야에서 활동하며, HBM과 관련된 제품을 개발 및 판매합니다.

 

사진 : 머디투데이

 

 

마무리

HBM은 현대 컴퓨터 시스템의 핵심 구성 요소 중 하나로, 높은 대역폭과 효율성을 통해 고성능 그래픽 및 데이터 처리를 가능하게 합니다. 이 기술은 미래에도 계속 발전하고 새로운 응용 분야를 개척할 것으로 기대됩니다. HBM은 컴퓨터 업계에서 중요한 역할을 하며, 그 중요성은 앞으로 더 커질 것으로 예상됩니다.

 

HBM 메모리는 고성능 및 저전력을 결합한 혁신적인 기술로, 컴퓨터 및 그래픽 카드의 성능을 향상시키는 데 큰 역할을 합니다. 이러한 이점과 계속해서 진화하는 기술로 인해 HBM의 시장은 계속해서 성장할 것으로 기대됩니다. 앞으로 HBM을 더 많이 보게 될 것이며, 그 혁신적인 기능은 우리의 컴퓨터 경험을 더욱 향상시켜줄 것입니다.