SK하이닉스, AI 메모리 전략 '풀 스택'으로 전환…HBM 넘어 3D·HBF까지

[녹색경제신문 = 정창현 기자] SK하이닉스가 AI 시대 메모리 사업의 방향을 HBM 중심의 제품 경쟁에서 시스템 차원의 ‘풀 스택 AI 메모리’로 확장한다.

AI 에이전트와 멀티 에이전트 확산으로 메모리 용량과 대역폭뿐 아니라 데이터의 저장·접근 특성까지 다양해지면서 HBM·D램·CXL·SSD 등을 워크로드에 맞게 조합하는 메모리 계층화 전략이 중요해지고 있다는 판단이다.

SK하이닉스는 8일 이천캠퍼스에서 ‘2026 SK하이닉스 미래포럼’을 열고 AI 시대 메모리 사업과 기술의 발전 방향을 논의했다고 밝혔다. 이날 포럼에서 임의철 SK하이닉스 부사장(Solution AT 담당)은 ‘풀 스택 AI 메모리’ 전략을 제시하며 메모리 디바이스 공급을 넘어 AI 시스템을 이해하고 함께 설계하는 ‘풀 스택 AI 메모리 크리에이터’로의 전환을 강조했다.

배경은 메모리 역할의 변화다. 최근 AI 워크로드가 기존 반응형 AI에서 에이전틱 AI로 발전하면서 메모리에 요구되는 역할도 달라지고 있다. AI가 장시간 작업을 수행하면서 대화 맥락이나 작업 진행 상황, 중간 결과 등 지속적으로 관리해야 할 상태 정보가 늘어나고 있기 때문이다.

이에 따라 하나의 범용 메모리만으로 모든 AI 작업을 처리하기보다 HBM과 D램, CXL, SSD 등 서로 다른 메모리를 특성에 맞게 배치하는 메모리 계층 구조가 중요해질 전망이다. 특히 멀티 에이전트와 장기 실행 AI가 확대되면 메모리 용량과 대역폭에서 새로운 병목이 발생할 수 있어 시스템 전체의 최적화가 필요하다는 분석이 나온다.

SK하이닉스는 이를 위해 3D Stacked DRAM, HBM, HBF(High Bandwidth Flash) 등 다양한 메모리를 워크로드에 맞게 조합하고, AI 서비스·소프트웨어·가속기 업체와 시스템 차원의 공동 설계에 나선다는 구상이다.

특히 3D 기술은 차세대 메모리 경쟁에서 핵심 축으로 제시됐다. 주제발표를 진행한 신창환 고려대 교수는 “소자 미세화가 한계에 가까워지고 시스템과 메모리 사이 데이터 이동에 따른 시간과 전력 소모가 커지면서 3D 기술 전환이 불가피하다”고 진단했다.

SK하이닉스 역시 3D 메모리를 소자 집적과 이종 집적으로 나눠 기술 개발을 추진하고 있다. 소자 집적이란 소자 자체를 수직 방향으로 집적하는 기술이며, 이종 집적은 서로 다른 기능과 특성을 가진 칩을 개별 제작한 뒤 하나로 집적하는 기술을 뜻한다.

데이터 버스 대역폭을 넓히고 데이터 전송 거리를 최소화하는 한편, D램 주변회로에 로직 파운드리 기술을 활용하는 방안 등도 주요 기술 방향으로 제시됐다.

김경훈 SK하이닉스 부사장(Design Research Lab 담당)은 “3D 적층 D램을 실제 제품으로 구현하기 위해서는 설계 최적화뿐 아니라 발열과 공정 난도 등 기존과는 다른 기술적 과제를 함께 해결해야 한다”고 말했다.

이어 손호영 SK하이닉스 부사장(Advanced PKG개발 담당)은 “3D 기술은 팹과 패키징의 기술 경계까지 바꾸고 있다”며 “어드밴스드 패키지 기술 혁신과 함께 기존 영역을 넘어선 공동 최적화와 새로운 협업 체계를 만들어가는 것이 중요하다”고 강조했다.

업계에서는 AI 서버의 연산 성능이 높아질수록 메모리 역시 단순히 HBM의 대역폭을 높이는 것만으로는 대응하기 어려워질 것으로 보고 있다. SK하이닉스가 HBM을 중심으로 확보한 경쟁력을 3D 적층과 HBF 등 차세대 메모리로 확대하면서 AI 시스템 전반을 겨냥한 메모리 솔루션 경쟁이 본격화될 전망이다.