HBM4E

HBM4E는 AI 서버·고성능 컴퓨팅(HPC) 수요를 배경으로, 고대역폭 메모리(HBM)의 차세대 로드맵에서 HBM4 이후 단계로 거론되는 제품군이다. 업계에서는 HBM3E에서 이어진 ‘확장(Enhanced)’ 흐름을 계승하면서, HBM4 세대에서 강화되는 넓은 인터페이스·적층 고도화·전력 효율 개선을 바탕으로 더 높은 단수(예: 16단 이상)와 더 공격적인 대역폭 목표, 그리고 고객 맞춤형(커스텀) 설계로 시장을 넓히는 방향으로 논의가 전개되고 있다.

목차

• 1. HBM4E의 세대 구분과 표준(HBM4) 기반: 무엇이 바뀌는가
• 2. 2026년 양산 로드맵: SK하이닉스·삼성전자·마이크론의 시간표
• 3. 하이브리드 본딩과 CMP 의존도 축소: 수율·원가의 기술 전쟁
• 4. 1C D램 전환과 저전력 설계: AI 서버 시대의 전력·열·신뢰성 과제
• 5. 커스텀 HBM4E와 파운드리 생태계: 베이스 다이·TSMC·맞춤형 인터페이스

1. HBM4E의 세대 구분과 표준(HBM4) 기반: 무엇이 바뀌는가

HBM 제품군은 3차원 적층(Through-Silicon Via, TSV 등)과 초광대역 인터페이스를 결합해, 가속기(GPU/TPU/ASIC) 근접 패키징(인터포저 등) 환경에서 메모리 병목을 완화하도록 설계된 메모리 규격이다. HBM4E는 아직 ‘표준 규격’이 단일 문서로 확정되어 공표된 형태라기보다, HBM4 세대의 표준적 기반 위에서 다음 단계의 성능·전력 효율·확장성 요구(특히 AI 워크로드의 메모리 용량·대역폭 폭증)를 충족시키기 위한 산업적 로드맵 명칭으로 사용된다.

HBM4 표준의 핵심 변화로는 인터페이스 폭 확대(2048-bit), 채널 수 증가(병렬성 강화), 스택 구성 확장(최대 16단), 전압 옵션 확대로 대표되는 전력 효율 최적화 등이 논의·정리되어 왔다. 이러한 HBM4의 기반은 HBM4E로 이어질 때, 더 높은 핀 속도 목표, 더 높은 단수에서의 수율 확보, 그리고 베이스 다이(로직 다이) 역할의 확대와 결합해 시스템 수준에서의 대역폭·전력·지연시간 최적화를 추구하는 방향으로 발전한다.

2. 2026년 양산 로드맵: SK하이닉스·삼성전자·마이크론의 시간표

HBM4E는 ‘2026년 전후 양산’을 목표로 경쟁 구도가 형성되어 있다. SK하이닉스는 2026년부터 HBM4E 8단·12단·16단 및 커스텀 HBM4E를 순차 출시하는 계획이 보도되었고, 이를 뒷받침하기 위해 차세대 공정 노드(1C) 전환과 AI 서버 중심의 제품 믹스 전략을 병행하는 흐름이 강조된다.

삼성전자는 HBM4E 세대에서 공정·패키징 혁신(하이브리드 본딩, 공정 비용 구조 개선 등)을 통해 성능과 수율을 동시에 끌어올리는 전략이 부각된다. 특히 16단 이상 적층으로 갈수록 공정 난도가 급격히 상승하므로, 차세대 접합 방식 도입 시점과 안정적인 양산성 확보가 경쟁력의 핵심 변수가 된다.

마이크론 역시 HBM4 및 후속 세대(업계에서 HBM4E로 호칭되는 개발 흐름 포함)를 2026년대 양산 램프에 맞추는 언급이 지속되어 왔으며, AI 데이터센터 고객 기반 확대에 따라 고대역폭 메모리 제품군을 사업 구조의 중심으로 재편하는 움직임이 관찰된다.

3. 하이브리드 본딩과 CMP 의존도 축소: 수율·원가의 기술 전쟁

HBM 적층에서 접합(본딩) 방식은 대역폭과 전력 효율뿐 아니라 수율과 원가를 좌우한다. 전통적으로는 마이크로범프(범프 기반 접합)와 적층 장비(TC bonder 등)가 활용되어 왔으나, 단수가 높아질수록 범프 구조의 한계(접합 간격, 신호·전력 무결성, 열 경로 등)가 부각된다. 이 때문에 ‘범프리스(bump-less)’에 가까운 하이브리드 본딩이 16단 이상 구간에서 유력한 전환점으로 자주 언급된다.

하이브리드 본딩은 공정 복잡도와 표면 정밀도 요구가 매우 높다. 그 결과 CMP(화학적 기계적 연마) 공정의 부담이 커지고, 미세 결함이 수율 저하로 이어질 가능성이 증가한다. 최근 보도에서는 삼성전자가 하이브리드 본딩 도입 과정에서 CMP 의존도를 줄이기 위해 습식 원자층식각(ALE) 적용 검토 등 공정 조합을 다변화하는 흐름이 거론된다. 이러한 접근은 표면 정밀도·결함 제어·공정 비용을 함께 최적화하려는 시도로 해석된다.

요약하면 HBM4E 경쟁은 단순히 ‘더 빠른 메모리’의 문제가 아니라, 하이브리드 본딩을 포함한 접합·평탄화·결함 제어를 안정적인 양산 체계로 고정시키는 공정 경쟁의 성격이 강하다.

4. 1C D램 전환과 저전력 설계: AI 서버 시대의 전력·열·신뢰성 과제

HBM은 여러 장의 D램 다이를 적층하기 때문에, 개별 D램 다이의 전력 특성과 발열이 스택 전체의 한계치를 결정한다.
따라서 제조사는 HBM4E 세대에서 더 높은 대역폭과 더 많은 단수를 달성하기 위해, 미세 공정 전환(예: 1C)과 저전력 설계 최적화를 병행한다. 1C 전환은 전력 절감과 성능 향상이라는 목표를 동시에 겨냥하며, HBM4E 세대의 ‘최적 노드’로 언급되는 배경이 된다.

AI 서버 관점에서 중요한 것은 절대 성능뿐 아니라, 와트당 성능(전력 효율)과 열 관리(패키지 열저항, 냉각 설계)이다.
HBM 대역폭이 커질수록, 메모리 자체 전력뿐 아니라 인터포저·패키지·전원 공급망(전압 강하, 노이즈) 설계까지 부담이 확장된다.
결과적으로 HBM4E는 “더 높은 핀 속도”와 “더 높은 단수”를 동시에 추구하면서, 수율·신뢰성(예: 데이터센터급 RAS 요구)과 전력·열 제약을 공정·설계·패키징의 조합으로 풀어내야 하는 제품군으로 정리할 수 있다.

5. 커스텀 HBM4E와 파운드리 생태계: 베이스 다이·TSMC·맞춤형 인터페이스

HBM4E 논의에서 두드러지는 특징 중 하나는 ‘커스텀(맞춤형) HBM’의 확대다. AI 가속기 시장에서는 고객(빅테크·칩 설계사)이 메모리 용량·대역폭·전력·지연시간을 특정 워크로드에 맞게 최적화하려는 요구가 강하며, 이에 따라 HBM 스택 하단의 베이스 다이(로직/컨트롤 기능을 수행하는 다이)의 역할이 확대되는 방향이 부각된다.

이 과정에서 파운드리의 참여가 커진다. 베이스 다이가 단순 완충·테스트 기능을 넘어, 맞춤형 인터페이스(예: PHY/컨트롤 관련 기능)와 시스템 최적화 로직을 더 많이 포함하게 되면, 첨단 로직 공정(예: 3nm급까지 확장 가능하다는 로드맵 주장)과 고난도 패키징 역량이 결합되어야 한다. 따라서 메모리 업체 단독 경쟁이라기보다, 메모리(삼성전자·SK하이닉스·마이크론)와 파운드리/패키징(예: TSMC) 및 고객(가속기 설계사) 간의 공동 설계·공동 최적화 체계가 HBM4E의 핵심 산업 구조로 정리된다.

시장 전망 측면에서는 2026~2027년 AI 서버 투자 사이클과 맞물려 HBM 수요가 고성장할 것으로 제시되고,
그 안에서 HBM4E 비중이 빠르게 확대될 것이라는 관측이 반복적으로 등장한다.
결론적으로 HBM4E는 성능 경쟁과 동시에 ‘커스텀 생태계 구축’ 경쟁이며, 하이브리드 본딩·미세 공정(1C)·베이스 다이 고도화가 서로 결합된 형태로 기업 간 우위를 결정할 가능성이 높다.

출처

• EDN, “JEDEC finalizes HBM4 standard” (2025-04-17)
  URL: https://www.edn.com/jedec-finalizes-hbm4-standard/
• Cadence Press Release, “Cadence Enables Next-Gen AI and HPC Systems with Industry’s Fastest HBM4 12.8Gbps IP…” (2025-04-18)
  URL: https://www.cadence.com/en_US/home/company/newsroom/press-releases/pr/2025/cadence-enables-next-gen-ai-and-hpc-systems-with-industrys.html
• TrendForce, “[News] HBM4E Seen Hitting 40% of 2027 Market…” (2025-11-13)
  URL: https://www.trendforce.com/news/2025/11/13/news-hbm4e-seen-hitting-40-of-2027-market-samsung-sk-hynix-reportedly-aim-for-1h26-completion/
• 시사저널e, “삼성전자, HBM4E ‘하이브리드 본딩’ CMP 의존도 줄인다” (게시일: 2026-01-08 전후)
  URL: https://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=418388
• 디지털데일리, “내년 설비 승부수 던지는 SK하이닉스…‘1C 공정’ 전환 준비 …” (2025-11-05)
  URL: https://m.ddaily.co.kr/page/view/2025110513425854438
• Tom’s Hardware, “HBM undergoes major architectural shakeup as TSMC and GUC detail HBM4, HBM4E, and C-HBM4E …” (2025-12-02)
  URL: https://www.tomshardware.com/pc-components/dram/hbm-undergoes-major-architectural-shakeup-as-tsmc-and-guc-detail-hbm4-hbm4e-and-c-hbm4e-3nm-base-dies-to-enable-2-5x-performance-boost-with-speeds-of-up-to-12-8gt-s-by-2027
• DIGITIMES, “Samsung starts hybrid bonding shift with HBM4E” (2025-07-23)
  URL: https://www.digitimes.com/news/a20250723PD225/samsung-hbm-3d-stacking-technology.html
• Financial Times, “Why memory chips are the new frontier of the AI revolution” (2025-09-03)
  URL: https://www.ft.com/content/f3ee292b-ba56-4e9f-944a-da26d5706583