VLSI Korea삼성이 TSMC 3nm를 쓰는 이유 — NVHBM 베이스 다이와 턴키 모델의 변화
삼성이 Nvidia NVHBM 베이스 다이를 TSMC 3nm로 만든다는 보도가 나왔다. 그러나 요구는 3사 공통이고, 턴키는 표준 HBM에서 유지된다. 진짜 변화는 표준을 쥔 주체의 이동이다.
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30초 요약
- 삼성이 Nvidia 커스텀 HBM(NVHBM)의 베이스 다이(base die)를 TSMC 3nm 공정으로 생산하기로 했다는 보도가 나왔다. HBM 제조 단계에서 삼성과 TSMC가 협력하는 첫 사례로, 2026년 10월 18일 보도됐다. 출처: 서울경제 / Channel News Asia(Reuters 경유)
- Nvidia의 요구는 삼성만이 아니라 3사 공통이다. 삼성·SK하이닉스·마이크론 모두 베이스 다이 TSMC 3nm + 코어 다이 1c(6세대 DRAM)로 통일하라는 요구를 받았다.
- NVHBM(2026년 8월 공개)은 Nvidia 메모리 컨트롤러를 베이스 다이로 내린 구조다. 표준 HBM4E 대비 대역폭 최대 +30%, HBM 전력 최대 -15%, XPU compute die 면적 최대 +25%를 Nvidia가 제시했다.
- 턴키(turnkey) 모델이 끝난 것은 아니다. 표준 HBM4/HBM4E와 AMD 등 타 고객 커스텀은 기존대로 삼성 파운드리 4nm 베이스 다이 + 1c 코어 다이의 자체 턴키를 유지한다.
- 진짜 변화는 표준을 쥔 주체다. 메모리 컨트롤러가 베이스 다이로 내려간 순간, 베이스 다이는 메모리 부품이 아니라 로직 칩이 됐다. 검증 기준을 정하는 쪽이 스택 전체의 기준을 정한다.
배경
베이스 다이는 무슨 일을 하나
HBM 스택은 DRAM 코어 다이를 층층이 쌓고, 그 맨 아래에 베이스 다이(로직 다이) 하나가 받치는 구조다. 코어 다이는 데이터를 저장한다. 베이스 다이는 옆에 붙은 GPU·XPU와 통신하고, 스택을 관통하는 수천 개의 TSV 연결을 관리하며, 과거에는 다른 곳에 있던 로직 기능을 점점 더 많이 흡수해 왔다.
HBM3E까지 베이스 다이는 비교적 단순했고, 메모리 업체들은 자체 DRAM 인접 공정으로 만들었다. HBM4에서 상황이 바뀌었다. 베이스 다이가 본격적인 로직 제품이 됐고, 삼성은 HBM4 베이스 다이에 삼성 파운드리 4nm를 쓰면서 베이스 다이 + 1c 코어 다이를 자체 턴키로 묶었다. 반면 SK하이닉스는 HBM4 베이스 다이에서 TSMC와 협력하는 길을 먼저 택했다. 이 갈림길이 Nvidia의 이번 결정이 놓인 배경이다.
NVHBM이 바꾸는 것
2026년 8월 공개된 Nvidia의 커스텀 HBM 프로그램 NVHBM은 한 걸음 더 나간다. Nvidia의 메모리 컨트롤러 자체가 베이스 다이 안으로 들어간다. 첫 파트너로 이름이 오른 곳은 Amazon Annapurna Labs로, Trainium4부터 적용된다.
이 설계 결정 하나가 분업 구조를 다시 쓴다. 베이스 다이는 더 이상 메모리 업체가 소유한 수동적 인터페이스가 아니다. 고객의 컨트롤러 IP, 고객의 타이밍 거동, 고객의 검증 기대치를 품는다. 스택에서 가장 값진 로직이 고객 소유가 되면, 그 로직을 어디서 만들지는 고객이 정하게 된다. 10월 18일 보도에 따르면 Nvidia의 답은 전 공급사 공통 TSMC 3nm다.
왜 표준화인가, 왜 지금인가
Nvidia의 논리는 운영상의 이유다. 정치적 이유가 아니다. 공급사 3곳이 베이스 다이를 3가지 방식으로 만들면, 원래는 서로 교체 가능한 하나의 부품이어야 할 것에 대해 성능 분포 3종과 검증 프로그램 3종이 생긴다. 베이스 다이 공정(TSMC 3nm)과 코어 다이 세대(1c)를 통일하면 이 편차가 압축된다. 검증 기준 하나, 성능 범위 하나, 교체 가능한 공급사 셋.
비즈니스 딥다이브
Nvidia가 제시한 수치
| 지표 | 표준 HBM4E | NVHBM | 차이 |
|---|---|---|---|
| 대역폭 | 기준 (=100) | 최대 130 | 최대 +30% |
| HBM 전력 | 기준 (=100) | 최저 85 | 최대 -15% |
| XPU compute die 면적 | 기준 (=100) | 최대 125 | 최대 +25% |
NVHBM 대 표준 HBM4E로 Nvidia가 제시한 수치 (2026년 10월 보도). 출처: 서울경제, 2026-10-18
상업적으로 가장 중요한 것은 세 번째 행이다. 메모리 컨트롤러를 XPU에서 베이스 다이로 옮기면 compute die 면적이 최대 25% 더 생긴다. 그 면적은 연산 코어를 늘리거나, 캐시를 키우거나, 같은 다이 크기에서 수율을 개선하는 데 쓸 수 있다. 대역폭과 전력 개선도 실재하지만, 면적의 이전이야말로 구조적인 보상이다. 가치가 가속기 다이에서 메모리 스택으로 이동하고, 베이스 다이를 누가 만드느냐가 그 가치가 어디서 제조되는지를 결정한다.
두 가지 모델 비교
| 항목 | 삼성 턴키 (표준 HBM4/HBM4E) | NVHBM 표준화 모델 |
|---|---|---|
| 베이스 다이 공정 | 삼성 파운드리 4nm | TSMC 3nm |
| 코어 다이 | 1c DRAM (6세대) | 1c DRAM (6세대) |
| 메모리 컨트롤러 | 공급사 측 설계 | Nvidia 설계, 베이스 다이 내장 |
| 검증 | 공급사별 검증 | 공통 기준 1종 |
| 적용 범위 | 표준 HBM, AMD 등 타 고객 커스텀 | Nvidia NVHBM 전용 |
| 상태 | HBM4 양산 중, HBM4E 양산 검증 중 | 2026-10-18 보도, 3사 공식 코멘트 없음 |
표준화의 경제학
표준화는 대개 약한 쪽이 양보하는 이야기로 소비된다. 그러나 이번에는 그 프레임이 맞지 않는다. 이유는 세 가지다.
첫째, 요구가 대칭적이다. SK하이닉스와 마이크론도 같은 요구를 받았다. SK하이닉스는 이미 베이스 다이에서 TSMC와 협력해 왔기 때문에 조정 비용은 불균등하게 떨어지지만, 규칙 자체는 플랫폼 정책이지 삼성 4nm에 대한 평가가 아니다.
둘째, 삼성이 내놓는 범위는 보이는 것보다 좁다. 베이스 다이는 12단 이상 쌓이는 코어 다이 스택에서 단 하나의 다이일 뿐이다. 삼성의 공정 기술과 수율 학습, 생산능력이 담기는 실제 DRAM인 코어 다이는 1c로 자체 생산을 유지한다. 삼성은 메모리 가치, 적층, TSV, 고객 관계를 그대로 쥔다. TSMC로 가는 것은 Nvidia 커스텀 제품의 최하층 로직 웨이퍼 주문뿐이다.
셋째, 삼성이 사는 것은 참여 자격이다. NVHBM은 Nvidia 커스텀 HBM의 로드맵이다. 표준화된 조건으로라도 그 안에 들어가는 것이, 턴키 원칙을 고수하다 설계에서 제외되는 것보다 낫다. 플랫폼 시장에서는 표준이 곧 시장이다.
거꾸로 뒤집힌 make-versus-buy
전통적인 make-versus-buy 질문은 제조사가 던지는 질문이었다. 이번에는 고객이 던진다. Nvidia는 사실상 HBM 스택을 언번들링하고 있다. 자사 IP가 사는 층(베이스 다이)은 표준화해 공급사 간 인터페이스를 상품화하고, 공급사가 진짜로 차별화되는 층(DRAM 코어 다이의 수율과 원가)은 경쟁 상태로 남겨 둔다.
이것은 구매가 아니라 공급망 거버넌스다. Nvidia는 자체 검증 비용을 낮추고, 공급사 간 성능 편차를 압축하고, 교체 권한을 키운다. 베이스 다이의 거동이 동일한 스택이라면 3사 중 어디에서든 조달할 수 있기 때문이다. 공급사는 그 대가로 더 크고 예측 가능한 커스텀 HBM 시장과, 생산능력 계획을 세울 수 있는 공통 표준을 얻는다.
삼성의 backup source 검토
보도에는 한 가지가 더 있다. TSMC 생산능력이 부족할 경우 삼성이 자체 파운드리를 backup source로 검토 중이라는 내용이다. 이는 반항이 아니라 보험의 언어로 읽어야 하며, 양방향으로 작동한다. Nvidia에게는 공급이 이중화됐다는 신호이고, 삼성에게는 다음 세대 논의에서 삼성 파운드리를 계속 테이블 위에 올려 두는 장치다. 삼성의 진짜 질문은 이번 3nm 물량이 아니라, 다음 세대에 베이스 다이의 설계 주도권을 되가져올 수 있는가에 있다.
Chase's Take
헤드라인은 "삼성이 TSMC에 졌다"로 쓰기 쉽다. 그러나 그 이야기는 틀렸다.
메모리 컨트롤러가 베이스 다이로 내려간 순간, 베이스 다이는 메모리 부품이기를 멈추고 고객이 설계한 로직 제품이 됐다. 로직 제품은 고객의 설계 생태계, PDK 성숙도, 검증 플로우가 가장 강한 곳에서 만들어진다. Nvidia가 하나의 컨트롤러 설계에 세 가지 로직 플로우를 돌릴 일은 처음부터 없었다. 표준화는 8월 NVHBM이 공개된 날 이미 사실상 결정돼 있었다.
그러니 턴키 모델이 무너지는 것이 아니라, 턴키의 경계가 그어지는 것이다. 턴키는 공급사가 설계를 여전히 소유한 곳 — 표준 HBM4·HBM4E, 그리고 공통 베이스 다이를 강제하지 않는 AMD 같은 고객의 커스텀 프로그램 — 에서는 그대로 살아남는다. 턴키가 끝나는 지점은 고객의 IP가 스택을 접수하는 곳이다. 이번 이야기의 durable한 사실은 특정 웨이퍼 주문이 아니라 바로 이 경계다.
삼성의 전략적 질문은 세대 단위다. 이번 라운드의 베이스 다이는 TSMC 3nm이고 설계는 Nvidia의 것이다. 다음 라운드에서 삼성 파운드리는 고객이 자발적으로 선택하고 싶어지는 베이스 다이 패키지 — 공정, 컨트롤러 통합 지원, HBM 공동 설계 — 를 제시할 수 있는가. 이것은 생산능력 경쟁이 아니라 설계 주도권 경쟁이다. 삼성은 재료를 갖고 있다. 1c 코어 다이, 자체 적층 역량, 이미 자체 4nm 베이스 다이를 양산하는 파운드리. 필요한 것은 베이스 다이를 고객이 묵인하는 번들이 아니라, 고객이 먼저 찾는 제품으로 만드는 일이다.
그리고 대칭성에 대한 한 가지. SK하이닉스와 마이크론도 같은 요구를 받았으므로 "삼성만 양보했다"는 서술은 사실이 아니다. 메모리 3사는 같은 교훈을 함께 배웠다. 커스텀 HBM 시대에는 표준을 소유하는 쪽이 고객이라는 교훈이다.
시사점
- Nvidia: 공급사 3곳에 검증 기준 하나를 적용하면 인증 비용과 성능 편차가 줄고 교체 권한이 커진다. NVHBM의 제시 수치(대역폭 +30%, 전력 -15%, XPU 면적 +25%)는 공급사 차별점이 아니라 플랫폼 기준선이 된다.
- 삼성: 커스텀 프로그램 하나에서 로직 웨이퍼 일부가 나가지만, 1c 코어 다이와 적층, 생산능력을 쥔 채 Nvidia 커스텀 HBM 로드맵 안에 남는다. backup source 검토가 실제 세컨드 소스 역할로 이어지는지가 관전 포인트다.
- SK하이닉스·마이크론: 같은 표준이 적용된다. SK하이닉스는 기존 TSMC 베이스 다이 협력으로 조정 비용이 낮고, 마이크론은 베이스 다이 소싱을 같은 3nm 표준에 맞춰야 한다.
- TSMC: AI 시대 가장 전략적인 메모리 제품의 베이스 다이가 3nm 로직 주문이 된다. 웨이퍼 물량은 작지만 전략적 위치는 크다.
- 투자자: 추적할 신호는 이번 웨이퍼 주문이 아니라 다음 주문이다. 다음 세대에 어떤 고객이든 삼성 제조 베이스 다이를 자발적으로 지정하는지, Trainium4급 프로그램부터 NVHBM 물량이 제시된 대로 커지는지. 메모리 3사 모두 공식 코멘트를 내놓지 않았으므로, 10월 18일 보도는 확인된 사실이 아니라 보도로 취급해야 한다.
출처: 서울경제, 2026-10-18; Channel News Asia / Reuters, 2026-10. 본 글은 분석이며 투자 조언이 아니다. Nvidia 귀속 수치는 회사 제시 수치이며, 메모리 3사는 발행 시점 기준 공식 코멘트를 내놓지 않았다.
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