(정보) "HBM"은 무엇인가

 

 

Chat GPT의 등장으로 AI에 대한 관심이 늘었습니다. AI도 결국 반도체를 사용하는데 그 반도체 중 HBM3가 화제가 되면서 주식시장을 뜨겁게 달아오르고 있습니다. 뭔가 많이 들었지만 제대로 알지는 못해서 이번에 제대로 알아보려고 합니다.

 

 

 

 

 

먼저 HBM은 우리가 알고 있는 NAND flash와 DRMA과 어떻게 다른지 알아보겠습니다.

 

먼저 NAND Flash는 비휘발성 데이터 저장용으로 사용됩니다. 전력이 없으면 기억장치를 못하는 DRAM과 달리 NAND는 데이터를 계속 저장을 할 수 있는 반도체입니다. 그래서 우리가 잘 쓰는 저장장치인 SSD, USB 드라이브, 메모리 카드 등에 사용됩니다.

 

다음으로 DRAM은 Dynamic Random Access Memory의 약어로 컴퓨터의 주 메모리에 사용되며 빠른 읽기와 쓰기 속도를 제공하는 반도체입니다. NAND와 다르게 전력소비가 상대적으로 높고 데이터를 지속적으로 갱신하는 특징이 있습니다. DRAM의 경우 전력이 끊기면 데이터 저장이 안되어 데이터가 날아가기 때문에 휘발성 메모리라고도 합니다. 그래서 컴퓨터에서 주 메모리에 사용되고, 컴퓨터 프로그램 실행과 데이터 처리에 사용됩니다.

 

마지막으로 HBM은 High Bandwidth Memory의 약어로 고성능 및 대역폭이 중요한 작업에 사용되는 혁신적인 메모리 기술을 의미합니다. 특히 대역폭과 에너지 효율을 강조합니다. 3D 스택 구조를 가지고 있으며 여러 개의 스택층을 3D 형태로 쌓아올린 구조가 있어 데이터 처리 속도와 효율성이 향상되는 특징을 가집니다. 이러한 특징으로 대량의 데이터 처리나 고성능 계산 작업을 수행하는데 적합합니다. 그래서 주로 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 시스템에서 사용됩니다.

 

 

반응형

 

 

대충 HBM이 기존 DRAM과 NAND Flash와 어떻게 다른지 알게 되셨을텐데 이 HBM은 초기버전인 HBM1에서 더 발달하여 HBM2, HBM3까지 갑니다. 우리가 흔히 Chat GPT에서 쓰는 것이 HBM3라서 HBM3를 주로 알고 계실겁니다. 그러면 각 HBM의 특징들을 간단하게 알아보겠습니다.

 

HBM1은 HBM 기술의 초기버전입니다. 고성능 컴퓨팅 시스템에서 사용되는 하이브리드 메모리 기술 중 하나로 높은 대역폭과 에너지 효율을 제공해 데이터 처리 속도를 향상시키는 것이 목표입니다.

 

여기서 잠깐 알아봐야 할 것이 있는데 ‘높은 대역폭’이라는 말은 무엇을 의미할까요? 이 말은 하이브리드 메모리 큐브 기술을 사용해 메모리간 데이터 전송 속도를 높인다는 것을 의미합니다. 그냥 간단히 무슨 기술을 사용해서 데이터 전송 속도를 높인다고 기억해도 무방할 것 같습니다. 또 ‘대역폭’이라는 말은 단위 시간당 전송 가능한 데이터의 양을 나타내는데, 높은 대역폭을 사용할수록 데이터를 더 빠르게 읽고 쓸 수 있는 능력을 의미하게 됩니다.

HBM에서 대역폭을 높이는 것이 중요한 이유는 4가지로 볼 수 있습니다.

첫 번째로 데이터 중심 작업 처리입니다. 현대 컴퓨터 시스템은 대용량 데이터 처리가 필요한 작업에 많이 사용하는데 대역폭이 높으면 이러한 데이터 작업 처리를 대용량으로도 가능하게 합니다.

두 번째로 고속 데이터 액세스입니다. 대역폭을 높일수록 읽고 쓰는 속도가 빨라지는데 이는 프로그램 실행 속도를 향상시키는 데 큰 영향을 미칩니다. 특히 대용량을 처리하는 경우 데이터를 효울적으로 가져오는 것이 성능을 결정짓는 요인입니다.

세 번째로 병렬 처리입니다. 많은 작업들을 동시에 병렬로 처리해야 하는데 높은 다양한 작업들이 데이터를 효율적으로 공유하고 교환할 수 있도록 해줍니다. 

네 번째로 그래픽 처리입니다. 그래픽 카드에는 고해상도 이미지나 복잡한 그래픽 처리가 필요한데 이를 하기 위해서는 대량의 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있어야 합니다. 특히 게임 등에서 중요한 역할을 합니다. 

 

HBM1의 주요 특징은 아래와 같이 정리해보았습니다.

1. 대역폭 향상: 이전 세대 메모리에 비해 높은 대역폭을 제공해 데이터의 빠른 읽기와 쓰기 속도를 하게 해줍니다.

2. 에너지 효율: 낮은 전력 소비를 유지하면서도 고속 데이터 전송을 효율적으로 처리합니다.

3. 3D 스택 구조: 여러 개의 스택 층을 3D 형태로 쌓아 올린 구조로 이러한 구조를 통해 더 높은 용량을 작은 공간에 담을 수 있게 해줍니다.

4. 고밀도 패키징: 작은 공간 내 많은 용량을 제공하기 위해 시스템 디자인에서 효율적인 배치를 가능하게 합니다.

5. 고성능 컴퓨팅에 적합: 주로 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되어 대량의 데이터 처리나 고성능 계산을 수행하는 데 적합합니다.

 

 

HBM1이 있다면 HBM2도 있습니다. 사실 HBM1은 HBM2와 거의 같습니다. 단순히 성능만 상승시켰다고 볼 수 있습니다.

그리고 HBM3도 HBM2에서 더 성능을 향상시킨 것입니다. 다만, 주요 특징에서 아주 약간의 차이(?)가 있어서 HBM3의 주요 특징을 정리해 보겠습니다.

1. 대역폭 향상: HBM2보다 더 높은 대역폭을 제공해 데이터의 읽기와 쓰기 속도를 더 빠르게 합니다.

2. 낮은 에너지 소비: 에너지 효율성을 중요시하여 설계해 높은 성능을 제공하면서 낮은 전력 소비를 유지합니다.

3. 고밀도 패키징: 다른 HBM들과 마찬가지로 3D 스택 구조를 가집니다.

4. 고속 인터페이스: 더 빠른 데이터 전송을 지원하기 위해 고속 인터페이스를 사용해 데이터 처리 속도를 향상시킵니다.

5. 고성능 컴퓨팅에 적합: 그래픽 카드나 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되어 대량의 데이터 처리나 고성능 계산을 수행합니다.

 

 

 

이러한 특징으로 HBM 반도체는 Chat GPT와 같은 AI기술에 많이 사용됩니다. AI기술은 이외에도 의료, 게임, 인터넷, 통신, 금융 등 굉장히 많은 곳에서 사용될 것으로 보고 있습니다. 그렇다면 앞으로 AI가 고성장하는 산업이 될 것이고 그 산업이 성장하기 위해서는 이 HBM 반도체가 많이 쓰일 것이라고 생각됩니다. 그래서 SK하이닉스에서 더 성능이 좋은 HBM 반도체를 개발하고 있고, 삼성전자에서도 HBM 반도체에 투자한다는 뉴스까지 있죠. 

그렇다면 이 HBM 반도체를 만드는 데 필요한 장비나 소재 등을 기업들은 어디에 있을까요?

 

 

현재는 엔비디아가 GPU를 공급하고, 그 GPU에 들어가는 HBM 반도체를 SK하이닉스가 공급합니다.

그럼 관련된 소부장 업체들은 어디가 있을까요? 소부장 업체로 대표적인 기업들로 한미반도체, 이오테크닉스, 피에스케이홀딩스, 인텍플러스, 에스티아이, 파크시스템스 등이 있습니다.  이 중 몇몇 기업들은 기업분석을 해보았습니다. 그래서 아래를 통해 참고하시면 되겠습니다. 

 

 

 

1. 한미반도체

[기업분석] "한미반도체" 알아보기

 

2. 이오테크닉스

[기업분석] "이오테크닉스" 알아보기

 

3. 파크시스템스

[기업분석] "파크시스템스" 알아보기