TSMC 3D D램 생산설에 업계 반론…저장 셀은 메모리 업체 몫

TSMC($TSM)가 엔비디아($NVDA)의 요청으로 3D D램 생산 방안을 검토한다는 보도가 나온 가운데, 대만 반도체 업계는 저장 셀 제조와 로직 칩·첨단 패키징을 구분해야 한다고 설명했다.

디인포메이션(The Information)은 6일 직접 사정을 아는 두 사람을 인용해 TSMC가 최대 고객인 엔비디아의 요청으로 생산 방안을 검토하고 있다고 보도했다. 신설 공장을 짓거나 기존 공장을 인수해 전환하는 방안이 거론됐지만, TSMC가 엔비디아 요청으로 생산을 검토한다는 보도에는 생산 착수 시점이 제시되지 않았다.

대만 경제일보가 8일 보도한 업계 인터뷰에서 관계자들은 TSMC가 맡을 수 있는 영역으로 HBM4 베이스 다이 제조와 SoIC 패키징을 들었다. 이들은 이런 협력이 D램 저장 셀 생산과 같은 뜻은 아니라고 설명했다.

HBM은 각각 제조한 D램 칩 여러 개를 쌓고 가장 아래에 베이스 다이를 둔다. 베이스 다이는 메모리와 그래픽처리장치(GPU)를 연결하는 역할을 한다.

3D D램은 여러 메모리 칩을 쌓는 HBM과 구조가 다르다. 한 칩 안에서 데이터를 저장하는 셀을 수직으로 쌓는 방식이다.

저장 셀 배열은 메모리 업체의 전문 영역이고, TSMC는 하부 제어기와 로직 회로 또는 SoIC 하이브리드 본딩 패키징을 담당할 수 있다는 게 업계 관계자들의 설명이다. 테크뉴스(TechNews)는 앞서 로직 트랜지스터의 고속 전환 특성과 D램의 높은 커패시터·낮은 누설전류 요구가 다르며, 제조 과정의 고온 처리도 같은 칩에 통합하는 데 제약이 될 수 있다고 보도했다.

SK하이닉스($000660)는 2024년 4월 TSMC와 HBM4 개발 및 차세대 패키징 기술 협력을 위한 양해각서를 체결했다. 양사의 발표는 HBM4와 패키징 기술 협력에 초점을 맞췄다.

SK하이닉스는 당시 HBM4 베이스 다이에 TSMC의 로직 반도체 제조 공정을 적용할 계획이라고 밝혔다. 이는 메모리 칩 아래에 놓이는 베이스 다이의 제조 협력으로, D램 저장 셀 생산과는 구분된다.

TSMC의 3DFabric 기술 연합에는 삼성전자($005930) 메모리 사업부와 SK하이닉스, 마이크론($MU)이 참여한다. 이 연합은 칩 적층과 첨단 패키징 분야의 협력 체계로, 참여 사실만으로 3D D램 저장 셀의 생산 주체가 정해지는 것은 아니다.

대만 업계는 과거 공장 인수 사례도 근거로 들었다. TSMC는 1999년 D램 제조업체 에이서반도체의 지분을 인수했다.

TSMC는 2000년 6월 잔여 지분을 합병했고, 인수한 두 공장을 Fab 7과 Fab 8로 편입했다. TSMC의 2000년 7월 발표는 당시 Fab 7 생산능력의 75%가 자사 고객을 위해 사용됐다고 밝혔다.

업계 관계자들은 공장 인수 뒤 TSMC가 표준형 D램 생산을 이어가기보다 공장을 로직 반도체 위탁생산에 활용했다고 해석했다. 이들은 표준형 D램의 가격 결정력이 약하고 설비투자 부담이 큰 점을 사업 선택의 배경으로 들었다.

대만 경제일보가 인용한 관계자들은 TSMC의 사업모델이 고객·협력사와 경쟁하지 않는 데 기반한다고 설명했다. 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론이 메모리 업체인 동시에 3DFabric 협력사라는 점도 함께 거론됐다.

SK하이닉스는 8일 경기도 이천 SUPEX센터에서 열린 ‘2026 SK하이닉스 미래포럼’에서 3D 메모리 기술 방향을 공개했다. 회사는 D램 주변회로에 로직 파운드리 공정을 적용하고 데이터 버스를 넓히며 데이터 전송 거리를 줄이는 방안을 제시했다.

SK하이닉스는 발열과 미세 연결, 공정 통합을 상용화 과제로 꼽았다. 이 기술 구상과 TSMC의 3D D램 생산 검토 보도는 각각 메모리 업체의 기술 방향과 파운드리 업체의 생산 방안을 다루며, 저장 셀 제조 여부는 별도로 봐야 한다.