고대역폭 메모리 시장크기 및 전망, 2023-2031

시장 개요

전 세계 고대역폭 메모리(HBM) 시장 규모는 2022년 16억 4,110만 달러였습니다. 2031년까지 1,276만 5620만 달러에 이를 것으로 예상되며, 예측 기간(2023-2031) 동안 연평균 성장률(CAGR) 25.60%로 성장할 것으로 전망됩니다.

3D 적층형 SDRAM용 고속 컴퓨터 메모리 인터페이스를 고대역폭 메모리(HBM)라고 합니다. HBM은 일반적으로 네트워크 장치, 슈퍼컴퓨터 및 고성능 그래픽 가속기에 사용됩니다. HBM은 2013년에 처음 도입된 새로운 메모리 인터페이스로, 실리콘 인터포저를 통해 프로세서에 연결된 적층형 SDRAM을 사용합니다. 금속 레이어는 해당 인터포저에서 메모리와 SoC를 연결합니다.

다른 다이는 뒤집혀서 작은 돌기로 연결되어 패키지 내부에 큰 칩이나 PCB와 유사한 구조를 이룹니다. 이를 일반적으로 2.5D 통합이라고 합니다. HBM은 최대 8개의 DRAM 다이를 회로에 쌓고 TSV로 연결하여 비교적 작은 폼팩터에서 전력 소비를 줄이면서 훨씬 높은 대역폭을 제공합니다.

주요 특징

• 서버가 주요 응용 분야입니다
• 북미가 전 세계 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있습니다

 

시장 요약

시장 지표	상세 정보 및 데이터 (2022-2031)
2022 시장 가치	USD 1,641.10 Million
추정 2023 가치	USD XX Million
2031 예상 가치	USD 12.765.62 Million
연평균 성장률(CAGR) (2023-2031)	25.60%
주요 지역	북아메리카
가장 빠르게 성장하는 지역	아시아 태평양
주요 시장 참여자	Micron Technology Inc., Samsung Electronics Co. Ltd, SK Hynix Inc., Intel Corporation, Fujitsu Limited

시장 동향

글로벌 고대역폭 메모리 시장 동인:

고대역폭, 저전력, 고확장성 메모리에 대한 수요 증가

HBM 표준이 처음 도입된 후 10년 동안 2.5세대가 시장에 출시되었습니다. 시놉시스에 따르면, 그 기간 동안 데이터 생성, 캡처, 복사 및 소비량은 2010년 2제타바이트(ZB)에서 2020년 64.2ZB로 급증했습니다. 시놉시스는 이 수치가 2025년에는 거의 3배 증가하여 181ZB에 이를 것으로 예상합니다. HBM2는 2016년에 용량을 256GB/s로, 신호 전송 속도를 2Gbps로 향상시켰습니다. HBM2E는 2년 후 시장에 출시되어 최종적으로 약 3.6Gbps의 데이터 전송 속도와 460GB/s의 신호 전송 속도를 달성했습니다.

더 높은 메모리 대역폭은 컴퓨팅 성능을 향상시키는 데 있어 핵심적인 역할을 계속해서 수행할 것입니다. 따라서 고성능 애플리케이션의 대역폭 요구량이 끊임없이 증가함에 따라 성능에 대한 필요성도 커지고 있습니다(출처: Synopsys). 기업들은 이러한 고대역폭 수요 증가에 부응하기 위해 서버에 10GbE에서 40GbE로 업그레이드할지 여부를 결정하고 있습니다. 40GbE는 더 많은 전력과 더 비싼 케이블을 필요로 하지만, 25GbE는 보다 비용 효율적인 처리량을 제공합니다. 비용과 성능의 균형을 맞추기 위해 25GbE는 서버 연결을 위한 차세대 이더넷 속도로 점차 인정받고 있습니다.

글로벌 고대역폭 메모리 시장 제약 요인:

HBM 관련 과도한 가격 및 설계의 어려움

제품의 복잡성으로 인해 HBM은 초고대역폭 솔루션의 강력한 버전이지만, 다소 고가이기도 합니다. HBM2는 가격이 높습니다. GDDR5는 높은 수율과 20달러 조정을 가정할 때 HBM보다 거의 3배 비쌉니다(출처: AMD Inc.). HBM은 고대역폭과 적용성 측면에서 GDDR보다 우수하지만, 비용, 용량 및 애플리케이션 복잡성 측면에서 몇 가지 단점이 있습니다. 결과적으로 많은 그래픽 카드 제조업체는 서로 다른 애플리케이션 영역에서 GDDR과 HBM을 함께 사용하고 있습니다. 칩 제조업체에 따르면, HBM3는 칩셋 기반 설계와 같이 이미 실리콘 인터포저를 사용하는 시스템과 같이 인터포저가 있는 시스템에 적합합니다.

글로벌 고대역폭 메모리 시장 기회:

전자 기기 소형화 추세 증가

더 작고 가벼우며 성능이 뛰어난 전자 제품에 대한 수요와 필요성이 증가하고 있는데, 이를 전자 제품 및 부품의 다운사이징이라고 하며, 이는 현재 소비자 전자 제품 업계의 주요 트렌드 중 하나입니다. 급속한 기술 발전으로 단일 플랫폼에서 다양한 기능을 갖춘 제품을 구매할 수 있게 되었습니다. 메모리 칩은 공간을 절약하고 더욱 컴팩트하게 만들기 위해 더 작고 얇은 폼팩터가 필요하며, 이는 소형화된 전기 부품을 요구하는 또 다른 획기적인 발전입니다. 자율주행 차량의 고도로 통합된 고속 애플리케이션은 더 나은 전기적 성능과 더 적은 공간 사용이 필수적임을 분명히 보여줍니다. 이러한 요소들로 인해 고대역폭 메모리는 최종 제품 설계에서 첨단 전자 시스템을 구현하는 데 더욱 중요한 역할을 합니다.

최근 몇 년 동안 ADAS와 같은 자율 주행 시스템의 개발과 함께 자동차 전동화가 진전되었고, 다양한 전자 장치가 차량에 추가되었습니다. 그러나 부품은 종종 작은 공간에 맞춰야 하므로 크기를 줄이고 더 높은 대역폭을 확보해야 합니다. 메모리 칩은 HBM에 사용되는 수직 적층 기술과 2.5D 인터포저 기술을 사용한 호스트 시스템 온 칩과의 연결 덕분에 성능 저하 없이 더 작은 폼팩터를 구현할 수 있습니다. 현재 폼팩터 제약으로 인해 어려움을 겪고 있는 고성능 컴퓨팅 요구 사항을 충족하기 위해 기업들은 HBM 기술을 개발하고 있습니다.

 

지역 분석

북미, 세계 시장 주도

전 세계 고대역폭 메모리 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양, LAMEA(라틴 아메리카, 중동 및 아프리카)의 네 지역으로 나뉩니다.

북미는 주요 매출 기여 지역이며 예측 기간 동안 연평균 24.80%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 북미에서 HBM(고대역폭 메모리) 채택률이 높은 주된 이유는 빠른 데이터 처리를 위해 고대역폭 메모리 솔루션이 필요한 고성능 컴퓨팅(HPC) 애플리케이션의 급속한 확장입니다. 클라우드 컴퓨팅, 인공지능(AI), 머신러닝 시장의 성장은 북미의 HPC 수요를 증가시키고 있습니다. 또한 HPC 산업은 미국 경제에 직접적인 이익을 가져다줍니다. HPC 부문은 무역수지 흑자를 창출합니다. 어떤 회사가 HPC 시스템을 구축했는지에 관계없이, 세계 최고 수준의 HPC 시스템에 사용되는 대부분의 마이크로프로세서는 미국에서 생산됩니다. 마이크로소프트, 아마존을 비롯한 주요 기술 기업들도 미국에 본사를 두고 있습니다.

아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 연평균 25.60%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 일본의 컴퓨팅 파워 누적 증가세도 두드러집니다. TOP500에 따르면 2019년 6월부터 2021년 6월까지 슈퍼컴퓨터는 29대에서 34대로 증가했습니다. HPC Asia 2020 프로그램은 일본의 HPC 시스템이 일반적으로 데이터 센터 전반에 걸쳐 구축되는 것과는 달리, 특히 사회적 및 과학적 목표를 위한 HPC 전용 시스템 구축을 강조해 왔습니다. 이러한 목표는 청정에너지, 의료, 고령화, 지진 및 기후 변화와 같은 자연 문제 등 가장 중요한 문제들을 해결하기 위한 노력에서 비롯되었습니다. 중국의 엑사스케일 시스템 세 개는 모두 현지에서 생산된 CPU를 기반으로 설계되었습니다. 유럽연합(EU)은 교통사고 사망자 수를 줄이기 위해 2022년 중반부터 모든 신차에 최첨단 안전 기능을 탑재한다고 발표했습니다. EU의 안전 및 환경 규제 강화로 인해 2025년까지 모든 신차에 자율 주행 시스템을 의무적으로 탑재해야 하는 필요성이 증가할 것으로 예상됩니다. 또한, HBM 시장은 새로운 계약 및 투자 유치로 성장할 것으로 전망됩니다. 예를 들어, 2020년 6월 인공지능 및 머신러닝 소프트웨어 전문 유럽 기업인 Mipsology는 Xilinx의 Alveo U50 데이터 센터 가속기 카드 최신 버전에 자사의 Zebra 신경망 가속 소프트웨어를 포함하기로 합의했습니다. HBM 시장은 새로운 계약 및 투자 유치로 성장할 것으로 예상됩니다.

세그먼트 분석

글로벌 고대역폭 메모리 시장은 애플리케이션별로 세분화됩니다.

애플리케이션을 기준으로 글로벌 고대역폭 메모리 시장은 서버, 네트워킹, 소비자, 자동차 및 기타로 구분됩니다.

서버 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 25.30%로 성장할 것으로 예상됩니다. 현재 고성능 장비인 서버에서는 지연 시간 단축에 대한 수요가 매우 높습니다. 메모리 병목 현상은 서버에서 흔히 발생하는 문제입니다. 프로세서와 DRAM 간의 데이터 이동은 전력 소비 증가와 지연 시간 문제를 야기하며, 이는 메모리 병목 현상으로 나타납니다. HBM과 같은 고속 DRAM을 사용하면 메모리 병목 현상 문제를 해결할 수 있습니다. HBM 기술의 핵심은 메모리와 로직을 더 가깝게 배치하여 속도를 향상시키고 메모리 병목 현상을 해소하는 것입니다. 데이터 센터의 서버 간 데이터 처리 속도는 데이터 증가로 인해 매우 중요한 문제입니다. 고대역폭 메모리(HBM) 도입을 촉진하는 또 다른 요인은 데이터 센터의 확장입니다.

3D 기술의 빠른 사용은 반도체 산업에서 TSV(Through Silicon Via) 및 미세 피치 인터포저 기술을 기반으로 하는 적층형 고대역폭 메모리의 발전을 이끌었으며, 이는 네트워킹에서 고밀도 및 고대역폭 문제를 해결합니다. 네트워킹 분야에서 HBM 기술의 개발 및 구현은 네트워크 트래픽의 기하급수적 증가와 DDR 메모리의 대역폭 제한으로 인해 가능해졌습니다. 네트워킹에 가장 적합한 적층 기술은 HBM 기술의 여러 특징 중 하나이며, 이 기술은 여전히 ​​발전하고 있습니다. HBM 기술의 다양한 응용 분야와 필요성으로 인해 가치 사슬을 따라 이해 관계자를 파악하고 네트워킹 성능 제약을 해결하는 새로운 솔루션을 출시할 수 있습니다.

본 연구 부문에서 HBM에 대한 수요는 최신 소비자 기기의 고급 그래픽 요구 사항에 의해 주도됩니다.

HBM은 인공지능(AI) 및 머신러닝과 같은 최첨단 기술의 활용 확대와 소비자 기기와의 통합으로 가능해지고 있습니다. HBM 개발자는 소비자용 비디오 카드에 주목해야 합니다. 그래픽 카드 용량 증대와 HBM 기술 도입은 AMD와 Nvidia 같은 이해관계자들의 우선순위입니다. AMD는 게임 제품 개선을 위해 수년간 HBM 기술에 막대한 투자를 해왔으며, 2015년 6월에는 Radeon R9 Fury X 그래픽 카드에 HBM을 통합했습니다. 수요와 활용도 증가 측면에서 HBM 시장은 예측 기간 동안 크게 성장할 것으로 예상됩니다. ADAS 통합 및 자율주행차의 확산 등 여러 요인으로 인해 고대역폭 메모리 애플리케이션이 자동차 산업 전반으로 확대되고 있습니다. 자동차 산업의 발전으로 고성능 메모리의 사용이 더욱 보편화되면서 고대역폭 메모리 시장의 성장이 촉진되고 있습니다. 2.5D 기술을 통해 HBM은 일반 DRAM에서 한 단계 더 발전하여 프로세서에 더 가까이 배치되면서 전력 소모를 줄이고 RC 지연 시간을 단축했습니다. 자율 주행은 주변 환경을 처리하고 분석하기 위해 방대한 데이터 세트를 사용하며, 이는 자동차 산업에서 빠르게 성장하는 분야입니다. 사고와 비극을 예방하기 위해 데이터 처리는 매우 빠른 속도로 이루어집니다.

 

 

최근 개발 동향

• 2022년 1월- JEDEC 웹사이트에서 다운로드할 수 있는 고대역폭 메모리(HBM) DRAM 표준이 JEDEC 고체 기술 협회에 의해 JESD238 HBM3로 업데이트되었습니다. HBM3는 그래픽 처리, 고성능 컴퓨팅, 서버와 같이 높은 대역폭, 낮은 전력 소비, 단위 면적당 용량이 솔루션의 상업적 성공에 필수적인 애플리케이션에서 데이터 처리 속도를 향상시키는 최첨단 기술입니다.
• 2021년 6월- 삼성 발표에 따르면, 클라우드 데이터 센터를 운영하는 고객사들이 24Gb DDR5 메모리 솔루션 개발을 요청했습니다. 삼성은 이러한 IC를 통해 서버용 최대 768GB 용량의 메모리 모듈과 소비자 PC용 대용량 메모리 옵션을 개발할 수 있게 되었습니다.