'최고·최초' 연달아 썼다...SK하이닉스 시장 지배력 'UP'

AI용 초고성능 D램 HBM 5세대 개발 성공
모바일 D램 LPDDR5X 24GB도 양산 시작
낸드플래시 321단 제품 개발 진행도 공식화
삼성 역시 사업 속도 올려, 파운드리 이점도

SK하이닉스가 개발한 HBM3E.ⓒSK하이닉스

SK하이닉스가 인공지능(AI)용 초고성능 D램 신제품인 고대역폭 메모리(HBM) 5세대 개발에 성공하면서 시장 주도권을 둘러싼 경쟁사와의 불꽃튀는 시장 경쟁을 예고하고 있다. 업계 최초로 HBM 4세대 개발과 양산에 나선데 이어 후속 세대 제품에서도 기술 경쟁에 나섰다.

24일 업계에 따르면, SK하이닉스는 HBM3E 개발에 성공했다. 현재 성능 검증 절차를 위해 고객사인 엔비디아에 샘플을 공급 중이다. HBM3E는 5세대 HBM으로 4세대인 HBM3의 확장버전이다.

이는 초당 최대 1.15TB(테라바이트) 이상의 데이터를 처리할 수 있는데 5GB(기가바이트) 용량의 FHD급 영화 230편 이상을 1초 만에 처리하는 수준이다. 또한 최신 기술을 적용해 제품의 열 방출 성능도 기존 대비 10% 향상시켰다. 속도와 발열 제어 등에서 현존하는 최고 수준의 성능이다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치·고성능 제품으로 최근 SK하이닉스와 삼성전자가 시장을 양분하고 있다. SK하이닉스는 삼성전자보다 5세대 개발에 앞서며 내년 상반기부터 HBM3E를 양산할 계획이다.

SK하이닉스의 업계 최초는 이뿐만이 아니다. 최근 모바일 D램으로는 처음으로 24GB까지 용량을 높인 패키지 'LPDDR5X' 양산을 시작했다. 지난해 11월 양산에 성공한 후 해당 패키지를 중국 오포 등 고객사에 납품하고 있다. 현존 유일 24GB 패키지다.

LPDDR5X 24GB 패키지는 국제반도체표준화기구(JEDEC)가 정한 최저 전압 기준 범위인 1.01~1.12볼트(V)에서 작동한다. 데이터 처리 속도는 초당 68GB로, 이는 FHD(Full-HD)급 영화 13편을 1초에 처리하는 수준이다.

SK하이닉스는 낸드플래시에서도 업계 최고층인 300단 이상의 제품 개발을 진행 중에 있다.321단 낸드의 완성도를 높여 2025년 상반기부터 양산하겠다는 계획인데 메모리 업계에서 300단 이상 낸드의 구체적 개발 경과를 공개한 것은 SK하이닉스가 최초다.

낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 규격이 나뉘는데 소위 아파트처럼 단층을 높이는 것이 기술의 척도로 꼽힌다. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다는 특징이 있어 최근 메모리 업계에서 낸드 적층 기술 경쟁이 벌어지고 있다.

그간 주요 업체들의 낸드 적층 기술은 250단 이하에 주로 머물러 있었다. 삼성전자의 경우 구체적인 단수는 밝힌 바 없지만 지난해 연말 양산을 시작한 1Tb 8세대 V낸드가 236단인 것으로 추정되고 있다. 앞서 지난해 7월 양산을 시작한 마이크론의 경우 232단으로 알려졌다. 적층 기준으로만 본다면 현재로서는 SK하이닉스가 가장 앞서있는 상태다.

다만 삼성전자 역시 HBM 등 고성능 차세대 제품과 관련해 시장 주도권 탈환을 목표로 사업 속도를 올리고 있다. 삼성전자 역시 올 하반기 5세대 HBM3P를 공개할 예정이다. 늦어도 4분기 내에는 GPU 업체에 샘플 공급이 예상되고 있어 내년을 기점으로 SK하이닉스와 치열한 시장 점유율 경쟁이 일어날 것으로 보인다.

특히 파운드리 사업을 영위하고 있는 삼성전자는 글로벌 시장에서 GAA 공정, HBM 메모리, 첨단 패키징 기술을 모두 보유하는 등 HBM 턴키(일괄) 생산이 가능해 공급 안정성을 우려하는 고객사들에게 경쟁사 대비 강점을 내세울 수 있다.

한편 시장조사업체 트렌드포스는 지난해 말까지는 SK하이닉스가 시장점유율 50%로 삼성전자에 10% 포인트 앞섰지만 올해는 삼성이 점유율을 늘려나가며 양 사가 각각 46~49%로 시장을 비슷하게 양분할 것으로 보고 있다.