고부가 D램 확대 속 삼성·SK가 직면한 과제는

고용량 DDR5 D램 적기 양산·공정전환 위한 투자 조달 등 해결해야

(지디넷코리아=장경윤 기자)D램 시장이 지난해 말부터 고객사 재고 감소, AI 등 첨단산업 발달과 환경 변화로 활기를 띄고 있다. 이에 삼성전자·SK하이닉스도 새해부터 고부가 D램의 비중을 확대하기 위한 준비에 적극 나서고 있다.

다만 이들 기업이 D램 시장의 경쟁력 확보를 위해 직면한 과제들도 적지 않다는 지적이 나온다. 삼성전자는 고용량 D램 제품의 본격적인 양산화에, SK하이닉스는 최선단 D램 공정 전환을 위한 설비투자를 서둘러야 한다는 관측이다.

2일 업계에 따르면 삼성전자, SK하이닉스 등 국내 메모리업체들은 고부가 D램 중심의 연구개발(R&D) 및 투자에 집중하고 있다.

D램 시장은 거시경제 및 IT 수요 악화로 지난 2021년 하반기부터 가격이 지속 하락해 왔으나, 지난해 4분기께부터 반등에 접어들었다. 고객사 재고 감소와 주요 기업들의 메모리 감산 효과로 PC 및 모바일용 D램 가격은 올 1분기에도 지속 상승할 것으로 전망되고 있다.

특히 AI, HPC(고성능컴퓨팅) 산업의 발달로 고용량 데이터를 빠르게 처리할 수 있는 DDR5에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 삼성전자, SK하이닉스는 최선단 공정을 활용한 DDR5, LPDDR5X(모바일용 D램)의 비중을 점차 늘려나갈 계획이다.

삼성전자 평택캠퍼스 조감도(사진=삼성전자)

삼성전자, 고성능 D램 양산으로 경쟁력 확보 필요

그러나 각 기업별로 해결해야 할 과제들도 적지 않다는 지적이 나온다. 삼성전자의 경우, 최선단 공정 기반의 고성능 D램 사업에서 경쟁력을 확보해야 할 것으로 보인다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 3분기 삼성전자의 D램 시장 점유율은 38.9%로 전분기 대비 0.7%p 줄었다. 동시에 주요 경쟁사인 SK하이닉스가 점유율을 크게 끌어 올리면서, 양사 간 격차가 2분기 9.5%p에서 4.6%p로 축소됐다. 해당 기간 SK하이닉스가 D램 기반의 고성능 메모리인 HBM(고대역폭메모리)와 128GB(기가바이트) 등 고용량 DDR5 제품을 확대한 덕분이다.

물론 삼성전자도 첨단 공정을 기반으로 한 최신 제품으로 반격을 준비하고 있다. 삼성전자는 지난해 9월 업계 최초로 12나노급 32기가비트(Gb) DDR5 D램을 개발한 바 있다. 32Gb는 D램 단일 칩 기준으로 역대 최대 용량이다.

삼성전자의 32Gb DDR5 D램은 기존 16Gb D램 대비 용량이 2배 커져, 128GB 모듈을 TSV(실리콘관통전극) 공정 없이 제작 가능한 것이 가장 큰 특징이다. 기존에는 128GB 모듈 제작을 위해 TSV로 16Gb D램 칩 2개를 연결한 패키지를 만들어야 했다. 이 공정을 생략하면 제조비용을 크게 줄이면서도, 소비 전력을 약 10% 개선할 수 있다.

당시 삼성전자는 32Gb DDR5 D램을 2023년 내 양산하겠다는 목표를 세웠다. 다만 아직까지 의미 있는 수준의 대량 양산에 돌입하지는 못한 것으로 알려졌다. 업계는 올 상반기에 제품이 본격 상용화될 수 있을 것으로 전망하고 있다.

업계 관계자는 "TSV 공정의 단가가 매우 비싸기 때문에 원가 자체가 20~30%는 높아진다고 보면 된다"며 "TSV 공정을 생략하면 고용량 메모리 시장에서 경쟁력을 크게 높일 수 있어 삼성전자도 현재 특성 검증을 적극 진행하고 있는 것으로 안다"고 밝혔다.

SK하이닉스 이천캠퍼스 전경(사진=SK하이닉스)

SK하이닉스, 선단 공정 전환 속 투자 부담 해결해야

SK하이닉스는 새해 벽두부터 이천 M16 공장에서 1a 및 1b 나노미터(nm) D램 생산능력 확대를 위한 시설투자에 나선다. 1a 및 1b D램은 10나노급 D램 중 가장 최근 상용화된 제품이다. 특히 SK하이닉스가 올해 첫 양산에 들어간 1b D램의 경우, 인텔 데이터센터용으로 검증에 돌입하는 등 사업 확대를 위한 준비가 한창 진행되고 있다.

현재 SK하이닉스 M16 공장의 1b D램 생산능력은 월 1만5천~2만장 수준으로 파악된다. 나아가 SK하이닉스는 올 1분기부터 1b D램의 생산능력을 월 4~5만장 확대하기 위한 설비투자를 계획하고 있다. 일부 장비는 이미 발주가 시작됐으며, 가동률이 낮은 낸드 라인 내 장비 일부를 D램용으로 전환하는 등 효율화 작업도 진행되고 있는 것으로 알려졌다.

업계 관계자는 "SK하이닉스가 고용량 DDR5 등 일부 제품에서 두각을 나타내고는 있으나, 최선단 D램 생산능력만 놓고 보면 경쟁사인 삼성전자가 현재 SK하이닉스 대비 3~4배 가량 높은 것으로 추산된다"며 "향후 최선단 D램 수요가 확대될 것이라는 전망 하에 생산능력을 지속 늘려야 할 필요가 있다"고 설명했다.

다만 이를 위해서는 SK하이닉스의 적극적인 투자 자금 확보 노력이 수반돼야 할 것으로 관측된다. 선단 D램 공정 전환 외에도 HBM에 상당한 투자를 진행해야 하고, 적자 및 M&A에 따른 재정 악화 문제도 해결해야 하기 때문이다.

SK하이닉스는 2022년 4분기부터 지난해 3분기까지 4개 분기 연속 조 단위의 적자를 기록하고 있다. 누적 적자 규모는 8조원에 달한다. 또한 SK하이닉스는 인텔의 낸드 사업부인 솔리다임을 90억 달러(한화 약 11조원)에 인수한 바 있다. 1차 대금인 70억 달러는 2021년 말 지급했으나, 2차 대금인 20억 달러(약 2조5천억원)는 내년 3월경 지급해야 한다.

이런 환경들이 겹치면서 SK하이닉스의 차입금 규모는 지속 상승하는 추세다. SK하이닉스의 지난해 3분기 기준 차입금은 31조5천586억원으로 전분기 대비 2.4% 증가했다. 2021년 말 차입금 규모인 22조9천946억원과 비교해도 37%가량 늘었다.

업계 관계자는 "최선단 D램 제조의 핵심인 EUV(극자외선) 장비 가격이 개당 수천억 원에 달하고, HBM용 패키징 투자도 동시에 진행하고 있어 SK하이닉스가 설비투자에 상당한 부담을 느끼는 분위기"라며 "주력 사업인 D램 시장의 흐름이 개선되고 있는 만큼 최대한 수익성을 확보하는 것이 관건"이라고 밝혔다.

한편 SK하이닉스는 올해 설비투자에 10조원 가량을 집행할 계획인 것으로 알려져 있다. 지난 2022년 투자액인 19조6천500억원에는 못 미치지만, 지난해 추정치인 6~7조 원 대비로는 규모가 늘어날 전망이다.

장경윤 기자(jkyoon@zdnet.co.kr)