“5GB 영화 230편 1초 처리” SK하이닉스 괴물 차세대 HBM 만들었다...삼성은 하반기 양산

HBM 5세대 제품 개발
열 방출 성능 10% 향상
내년 상반기 양산 목표
엔비디아와 검증 시작

SK하이닉스가 차세대 고대역폭메모리(HBM) 개발에 성공하면서 반도체 기술 초격차 경쟁에 다시 불이 붙었다. 길어진 반도체 불황 속에서 고부가가치 제품을 중심으로 체질을 정비하겠다는 계획이다.

SK하이닉스는 인공지능(AI)용 초고성능 D램 5세대 신제품인 HBM3E 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. SK하이닉스는 성능 검증 절차를 위해 고객사인 엔비디아에 샘플을 공급하기 시작했다. 검증을 마치는 대로 내년 상반기부터 양산에 들어간다는 계획이다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 끌어올린 고부가가치·고성능 제품이다.

생성형 AI ‘챗GPT’ 열풍으로 전 세계에서 AI 서버 수요가 늘면서 여기에 필요한 HBM 수요도 폭발적으로 증가했다. 시장조사기관 모르도르인텔리전스에 따르면 세계 HBM 시장은 올해 20억4186만달러에서 2028년 63억2150만달러로 커질 것으로 예상된다.

이 때문에 삼성전자와 SK하이닉스 등 메모리 반도체 기업들은 기술 우위를 선점하기 위한 경쟁을 치열하게 펼치고 있다.

SK하이닉스는 HBM 4세대 제품인 HBM3를 2021년 세계 최초로 개발했다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 전 세계 HBM 시장에서 SK하이닉스는 1위로 50% 상당 시장점유율을 차지하고 있다.

2분기 기준 SK하이닉스의 전체 D램 매출의 20% 이상을 HBM이 차지할 정도로 성장세가 가파르다. SK하이닉스는 “HBM을 내년 투자 우선순위에 두고 물량을 2배 늘릴 것”이라고 밝혔다.

SK하이닉스에 따르면 이번 차세대 신제품은 초당 최대 1.15테라바이트(TB) 이상의 데이터를 처리할 수 있다. 이는 FHD(Full-HD)급 영화 230편 이상 분량의 데이터를 1초 만에 처리하는 수준이다.

SK하이닉스는 신제품 열 방출 성능도 기존 대비 10% 향상시켰다. 이를 위해 반도체 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고 굳히는 공정인 MR-MUF를 도입했다.

또 다른 한 축인 삼성전자도 기술 경쟁에 박차를 가하고 있다. 올 하반기에 HBM 5세대 신제품인 ‘스노우볼트(HBM3P)’를 출시하며 SK하이닉스에 맞불을 놓을 전망이다. 내년에는 6세대 HBM도 생산할 계획이다.

삼성전자는 내부 자료를 근거로 HBM 시장의 선두라고 자신하고 있다. 경계현 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장(사장)은 지난 5일 임직원 대상 행사에서 “삼성전자의 HBM 시장 점유율은 여전히 50% 이상”이라고 밝혔다. 시장 점유율이 과반 이상이라고 밝힘으로써 업계 1위라는 사실을 강조하고, 경쟁력 우려를 일축했다.

삼성전자와 SK하이닉스는 불황기를 탈피하기 위해 HBM과 같은 고부가가치 칩을 전략적으로 키우면서 체질을 정비해나간다는 계획이다.

다만 고부가가치 투자와 별개로 반도체 업계 전체 설비 투자는 공급과잉에 따른 반도체 가격 하락과 중국의 경제성장 둔화로 올해 줄어들 전망이다.

이날 니혼게이자이(닛케이)신문은 한국·미국·일본·대만·유럽의 반도체 대기업 10개 사의 설비투자 계획을 기업자료와 발표 내용을 중심으로 분석한 결과, 올해 투자액이 전년 대비 16% 줄어든 1220억달러(약 163조8460억원)로 전망됐다고 보도했다. 조사 대상 10개 사는 삼성전자, SK하이닉스, 인텔, TSMC 등이다.

이들 10개 사의 연간 설비 투자액이 전년 대비 줄어든 것은 2019년 이후 처음이고, 감소 비율은 2010년 이후 10년 만에 최대다.