엔비디아 '원픽'은 SK하이닉스…"HBM 선두 굳힌다"

SK하이닉스가 지난해부터 양산하고 있는 HBM3/사진제공=SK하이닉스

SK하이닉스가 연이어 엔비디아의 파트너로 낙점될 가능성이 높아졌다. 이렇게 되면 SK하이닉스가 고대역폭 메모리(HBM)의 선두 주자 자리를 공고히 할 것으로 예상된다.

엔비디아는 챗GPT와 같은 생성형 인공지능(AI) 구동 필수품인 고성능 그래픽처리장치(GPU)를 만드는데, HBM은 GPU에 필수불가결한 솔루션이다.

반도체 업계는 엔비디아가 자사 최신 그래픽 칩인 H100의 성능을 한층 더 끌어올리기 위해 SK하이닉스에 차세대 HBM인 HBM3E 샘플을 요청했을 것이라고 보고 있다. AI 용 그래픽 칩의 성능을 끌어올리기 위해선 고성능·고용량 메모리반도체를 사용해 입출력 속도를 높이는 것이 관건이다. 기존 H100엔 현존 최고 사양 D램인 HBM3가 적용된다. HBM3E는 그 다음 세대다. SK하이닉스는 내년 초 양산을 목표로 하고 있다.

HBM이 GPU와 결합해 쓰이는만큼, 성능 평가는 출시 전 필수적인 과정이다. 메모리반도체 제조사로선 고객사들에게 기술력을 입증하는 중요 관문이기도 하다. SK하이닉스가 이를 통과할 경우 4세대인 HBM3를 엔비디아에 공급한 것에 이어 연달아 5세대 HBM3E까지 엔비디아에 납품하게 된다.

SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발한 후 시장 선두 자리를 지켜왔다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 기준 HBM 글로벌 시장점유율은 SK하이닉스가 50%, 삼성전자가 40%, 마이크론이 10%였다. 현존 최고 성능 D램인 HBM3를 대량 양산하는 곳은 SK하이닉스가 유일하다. 경쟁사인 삼성전자와 마이크론은 올해 말이나 내년 초에 양산할 것으로 전망된다. 국내 메모리반도체 업계 관계자는 "GPU 성능을 높여야 하는 엔비디아로선 SK하이닉스의 다음 세대 제품을 선택하는 것이 당연한 수순일 것"이라고 말했다.

AI반도체는 깊은 불황에 빠진 반도체 업계를 상승전환시킬 구세주로 평가받고 있다. 수혜를 받을 것으로 여겨지는 대표 비메모리제품이 GPU, 메모리는 HBM 등 고성능 제품이다.

AI반도체 시장에 사용되는 엔비디아의 GPU 점유율은 90%가 넘는다. H100은 가장 최신 규격으로, 최근 물량 주문이 쏟아지는 것으로 전해진다. 챗GPT 개발사인 오픈AI가 최근 출시한 대규모 언어모델(LLM) 'GPT-4'에도 엔비디아의 H100 칩이 1만여개 들어갔다. AI열풍에 엔비디아는 지난달 30일 반도체 기업으로서는 사상 처음으로 시가총액 1조달러를 달성하기도 했다.

이 때문에 지난해 하반기부터 불황 직격탄을 맞은 국내 메모리반도체 업체로서도 HBM은 놓칠 수 없는 시장이다. 고부가가치, 고수익 제품으로 수익성을 꾀해야 하기 때문이다. HBM의 가격은 일반 D램보다 2~3배 높은데, AI 반도체 열풍이 불면서 최근엔 5배까지 오르기도 했다. 현재로선 D램 시장에서 차지하는 비중이 적지만 성장 가능성은 크다. 트렌드포스는 HBM 시장 규모가 올해부터 2025년까지 연평균 최대 45% 이상 성장할 것이라고 봤다.

삼성전자도 올해 하반기 고성능 HBM을 내놓을 예정이다. 김재준 삼성전자 메모리사업부 부사장은 4월 1분기 실적 발표 후 진행한 컨퍼런스 콜에서 "시장이 요구하는 높은 성능과 용량을 갖춘 차세대 HBM3P 제품을 하반기 출시할 것"이라고 밝혔다. 삼성전자는 2021년 HBM-PIM(프로세싱 인 메모리)을 세계 최초로 개발했다. PIM기술을 통해 메모리반도체가 데이터 저장에서 더 나아가 프로그램 연산까지 처리할 수 있도록 했다.

시장조사업체 가트너는 AI반도체 시장 규모가 올해 553억달러, 2026년엔 861억달러 규모에 이를 것이라고 내다봤다.

한지연 기자 vividhan@mt.co.kr