2.5D와 3D 패키징은 무엇이 다른가: HBM은 왜 GPU 위에 올라가지 않나
2.5D는 옆에 두고 3D는 위에 쌓습니다. imec 모의실험에서 HBM을 GPU 위에 직접 얹자 같은 냉각 조건에서 141.7도가 나왔습니다.
AI 인프라 밸류체인 해설
2.5D는 옆에 두고 3D는 위에 쌓습니다. imec 모의실험에서 HBM을 GPU 위에 직접 얹자 같은 냉각 조건에서 141.7도가 나왔습니다.
TSV는 실리콘 다이를 관통하는 구리 기둥입니다. 지름 5마이크로미터, 깊이 50마이크로미터. HBM4의 입출력 2,048개를 칩 테두리로는 뺄 수 없어서 바닥으로 뚫습니다. 그리고 진짜 병목은 구멍이 아니라 다이를 얼마나 얇게 깎느냐입니다.
KV 캐시는 계산을 메모리로 바꾸는 거래입니다. 라마 3 70B 기준 토큰 하나가 320KB, 12만 8천 토큰이면 42.9GB. 가중치는 고정인데 KV 캐시만 자라기 때문에 컨텍스트 길이가 동시 처리 인원의 상한을 정하고, 그래서 HBM은 용량과 대역폭을 동시에 올려야 합니다.
메모리 대역폭은 1초에 옮길 수 있는 데이터의 양이고, 용량과는 다른 축입니다. 버스 폭 곱하기 전송률 나누기 8로 계산합니다. DDR5 듀얼채널 102GB/s, HBM3E 한 스택 1229GB/s, HBM4 최대 2048GB/s를 실제 수치로 비교하고, AI 생성 속도가 왜 이 숫자에 묶이는지 설명합니다.
IDC는 2026년 스마트폰 출하가 16.7% 줄어 10억대 수준이 되지만 시장 규모는 6.3% 늘어 6,130억 달러가 될 것으로 봅니다. 같은 메모리 부족이 화웨이 가속기의 생산량과 개발자 PC 스펙표에서도 동시에 나타납니다.
아스트라 발표에서 인프라 관점의 핵심 숫자는 벤치마크가 아니라 작업 하나에 약 40분입니다. 작업이 길어지면 KV 캐시가 그만큼 오래 HBM을 붙잡고, 병목은 연산이 아니라 메모리 용량과 대역폭으로 옮겨갑니다.
HBM 패키지 높이 775마이크로미터는 로직 웨이퍼 두께와 같아 넘을 수 없습니다. 그래서 16단은 층을 더 얹는 일이 아니라 다이와 틈을 얇게 만드는 일이고, 병목은 휨과 틈 메우기로 옮겨갑니다.
미 상무장관이 표적 관세를 공식화했고, 범위를 칩이 들어간 제품까지 넓히는 것도 검토 중이다. 브로드컴 AI 반도체는 221% 늘었지만 마벨을 보면 커스텀 칩보다 광학이 앞선다. 그리고 병목 얘기가 전력과 냉각으로 내려오고 있다.
HBM의 병목은 D램을 만드는 공정이 아니라 그 뒤에 쌓고 검사하는 공정에 있다. 수율 계산이 곱셈이라서 16장을 쌓다가 한 장이 불량이면 16장을 버리기 때문이다. 공정 10단계를 순서대로 짚어 어디가 범용이고 어디가 병목인지 정리했다.
엔비디아의 공급·생산능력 구매 약정이 한 분기에 1,190억에서 2,790억 달러로 뛰었고 증가분 대부분이 메모리다. 3년치를 미리 묶은 이 계약이 수출 물량과 재고 숫자를 어떻게 뒤집어 놓는지, 그리고 엔비디아가 커스텀 메모리로 무엇을 내놨는지 정리했다.