삼성전자가 FMS에서 zHBM 목업을 처음 공개하며, 이를 적용한 차세대 인터페이스 시스템이 HBM5 기반 시스템보다 최대 8배 높은 성능 가능하다고 발표했는데 어떤 원리인지요?

Question

삼성전자가 FMS에서 zHBM 목업을 처음 공개하며, 이를 적용한 차세대 인터페이스 시스템이 HBM5 기반 시스템보다 최대 8배 높은 성능 가능하다고 발표했는데 어떤 원리인지요?

그리고 zHBM은 무엇인지요?

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

zHBM은 삼성전자가 구상 중인 차세대 3D 적층 메모리예요. 지금의 HBM은 GPU 같은 AI 가속기 옆에 나란히 놓이고, 둘 사이를 실리콘 인터포저라는 얇은 기판 위의 배선이 이어줘요. zHBM은 메모리를 가속기 바로 위에 수직(z축 방향)으로 쌓는 방식이라 이름에 z가 붙었어요. 올해 8월 FMS에서 처음으로 목업이 공개됐어요.

성능이 높아지는 원리는 연결 통로의 수와 길이에 있어요. 메모리 대역폭은 데이터가 오가는 통로 수에 통로 하나의 속도를 곱한 값인데, 옆에 놓는 방식은 칩 가장자리로만 배선을 뽑아야 해서 HBM4 기준 2,048개 정도가 한계예요. 위에 쌓으면 메모리 바닥 면 전체가 가속기 윗면과 맞닿으니, 웨이퍼끼리 직접 붙이는 본딩 기술로 수만 개의 연결을 만들 수 있어요. 옆 건물로 가려고 구름다리 몇 개를 놓던 걸 층마다 엘리베이터로 바로 잇는 것과 비슷해요. 신호가 가는 거리도 mm에서 μm 수준으로 짧아져서, 배선을 충전하고 방전하는 데 드는 에너지가 줄어들어요. 삼성은 이런 방식으로 HBM5 대비 최대 8배 성능, 전력 대비 성능 3배, 용량 밀도 10배 이상을 제시했어요.

풀어야 할 문제도 있어요. 가장 뜨거운 가속기 위에 메모리를 얹으면 열이 빠져나갈 길이 막혀요. 두 칩을 웨이퍼 단위로 붙이다 보니 한쪽 불량이 전체 불량으로 이어지기도 쉽고요. 8배라는 수치도 삼성이 제시한 목표치이고 양산 시기는 아직 정해지지 않아서, 실제 제품이 나올 때까지는 지켜볼 필요가 있어요 :)

Answer 2

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

zHBM은 삼성전자가 개발 중인 3D 적층 메모리입니다.

기존 HBM과 다르게 가속기 위에 수직으로 쌓는 방식인 장점을 이용하여

HBM5대비 최대 8배 성능이 가능합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

zHBM은 기존의 2D/2.5D 인터포저 평면 배치 방식에서 벗어나 표준 메모리 인터페이스 기반의 HBM을 프로세서 위에 수직으로 직접 적층 하는 삼성전자의 차세대 메모리 기술로 실리콘 인터포저를 없애고 구리-구리 하이브리드 본딩 기술을 통해 물리적 배선 길이를 극단적으로 줄임으로써 데이터 이동 지연 시간을 최소화하고 단위 면적당 수직 입출력 통로 밀도를 폭발적으로 늘려 획기적인 대역폭 확장과 전력 효율 개선을 동시에 달성하는 원리입니다

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

zHBM은 기존처럼 평평하게 깔지 않습니다. 대신 수직으로 꽂아서 연결하는 삼성의 차세대 메모리 이죠. 데이터 구멍을 수직으로 뚫어서 신호 거리를 대폭 줄였습니다. 그래서 병목 현상이 사라지고 전력소모도 줄어들 수가 있는 거죠.

그리고 여덟 배나 빠를 수 있는 이유는 데이터 길목을 어마어마하게 넓혔기 때문입니다. 수직으로 꽂으니까 연결 통로가 엄청나게 늘어난 거죠. 거기다가 신호가 이동하는 거리가 짧아져서 초고속 연산이 가능해진 것이 직접적인 이유입니다.