삼성·엔비디아, 세계 최대 반도체 AI 팩토리 구축…"HBM 동맹 강화"

삼성전자가 엔비디아와 고대역폭메모리(HBM) 중심의 'AI 반도체 제조 혁신'을 본격화, 전략적 동맹을 한층 강화한다. 

삼성전자는 엔비디아와 전략적 협력을 통해 업계 최초의 '반도체 AI 팩토리(Semiconductor AI Factory)'를 구축한다고 31일 밝혔다. 

삼성전자가 추진하는 AI 팩토리는 반도체 설계부터 △공정 △운영 △장비 △품질관리까지 전 과정을 AI로 통합한 지능형 제조 플랫폼이다. 공정 과정에서 발생하는 모든 데이터를 실시간으로 수집·학습·판단해 스스로 분석하고 제어하는 '생각하는 공장' 개념이다.

삼성전자는 이를 위해 수년간 5만개 이상의 엔비디아 GPU를 도입한다. 또 엔비디아의 디지털 트윈 플랫폼 '옴니버스(Omniverse)'를 기반으로 공정 시뮬레이션과 생산 효율화를 위한 가상 제조 환경을 구현한다. 이를 통해 차세대 반도체의 개발 및 양산 주기를 단축하고, 제조 품질과 생산 효율을 대폭 끌어올릴 계획이다.

■HBM4·GDDR7 등 차세대 메모리로 AI 생태계 강화

삼성전자는 AI 팩토리 구축과 함께 엔비디아에 HBM3E, HBM4, GDDR7, SOCAMM2 등 차세대 메모리와 파운드리 서비스를 공급해 AI 생태계 확장에 나선다.

특히 HBM4는 1c(10나노급 6세대) D램 기반에 4나노 로직 공정을 적용해 JEDEC 표준(8Gbps)을 뛰어넘는 11Gbps 이상의 속도를 구현했다. 이는 AI 모델의 학습·추론 속도를 높여 엔비디아의 AI 플랫폼 성능을 한층 강화할 핵심 기술로 꼽힌다.

현재 삼성전자는 글로벌 고객사에 HBM3E를 공급 중이며, HBM4도 샘플을 요청한 모든 고객사에 샘플 출하를 완료한 뒤 고객사 일정에 맞춰 양산 출하를 준비하고 있다.

삼성전자는 급격하게 증가하고 있는 고객사 HBM4 수요에 차질 없이 대응하기 위해 선제적으로 설비 투자를 진행할 예정이다. 이 외에도 고성능 그래픽 D램(GDDR7)과 차세대 저전력 모듈(SOCAMM2) 공급 협의도 진행 중이다.

■엔비디아 기술 기반, AI 팩토리 고도화

삼성전자는 이미 일부 공정에서 엔비디아의 △쿠리소(CuLitho) △쿠다-X(CUDA-X) 플랫폼을 활용 중이다. 이를 통해 미세 공정에서 발생하는 회로 왜곡을 AI가 실시간 예측·보정해 시뮬레이션 속도를 20배 높였으며, 설계 정확도와 개발 속도를 동시에 향상시켰다.

또 옴니버스 기반 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 도입해 설비 이상 감지, 고장 예측, 생산 일정 최적화 등 지능형 공정 제어 시스템도 구축했다. 향후 삼성전자는 이러한 AI 팩토리 노하우를 한국을 넘어 미국 테일러 등 해외 주요 생산 거점으로 확대할 계획이다.

삼성전자의 AI 팩토리 구축은 국가 제조 생태계의 질적 성장을 견인할 전망이다. 삼성전자는 국내 팹리스·장비·소재 기업들과의 협력을 확대하고, 중소 협력업체의 AI 역량 강화를 위한 개방형 플랫폼으로 발전시킨다는 방침이다.

또 엔비디아 및 EDA 기업들과 차세대 반도체 설계 도구를 공동 개발하며, AI 기반 제조 표준을 선도해 국가 AI 산업의 경쟁력을 끌어올린다는 구상이다. 삼성전자가 추진 중인 ‘스마트공장 3.0’ 프로젝트 역시 AI·데이터 기술을 접목해 기존 중소 공장을 지능형 스마트공장으로 고도화하는 사업이다.

■AI·로보틱스·AI-RAN 협력까지 확장

양사는 반도체 제조를 넘어 AI 모델, 휴머노이드 로봇, AI-RAN(지능형 기지국) 기술에서도 협력을 강화한다. 삼성전자는 엔비디아 GPU 기반 ‘메가트론(Megatron)’ 프레임워크로 AI 모델을 구축해 실시간 번역·지능형 요약 등에서 탁월한 성능을 구현하고 있다. 또한 엔비디아 RTX PRO 6000 블랙웰 서버 에디션 플랫폼을 활용해 휴머노이드 로봇의 자율화 기술을 고도화하고, 젯슨 토르(Jetson Thor) 플랫폼으로 AI 추론 및 안전 제어 능력을 강화 중이다.

삼성전자는 최근 엔비디아 및 국내 산·학·연과 ‘AI-RAN 기술 연구 및 실증을 위한 양해각서(MoU)’를 체결했다. AI-RAN은 로봇·드론 등 피지컬 AI 기기가 통신망에서 실시간으로 동작·센싱·추론하도록 지원하는 차세대 네트워크 기술이다.

■25년 협력의 결실…'AI 반도체 동맹'으로 진화

삼성전자는 엔비디아 그래픽카드에 D램을 공급한 것을 시작으로 파운드리 분야까지 파트너십을 지속 강화해 왔다. 

삼성전자는 "이번 프로젝트는 25년 이상 이어온 양사의 기술 협력이 맺은 결실로, 업계 최고 수준의 반도체 AI 팩토리 구현이라는 상징적 의미를 담고 있다"고 전했다.