SK하이닉스, 세계 첫 5세대 HBM 양산… 엔비디아 독점 공급

풀HD급 영화 230편 1초만에 처리
D램 중 HBM 매출 비중 20%대 전망
삼성전자, 상반기 양산 반격 나설 듯

SK하이닉스가 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이에서 열린 엔비디아의 개발자 콘퍼런스 ‘GTC 2024’에서 선보인 고대역폭메모리(HBM)3E D램의 구조도. 연합뉴스

SK하이닉스가 5세대 인공지능(AI) 메모리인 ‘고대역폭메모리(HBM)3E D램’ 양산을 세계 최초로 시작했다. 삼성전자와 미국 마이크론을 따돌리고 가장 먼저 엔비디아에 납품할 예정이다. SK하이닉스가 HBM 경쟁에서 주도권을 쥐면서 삼성전자가 1위를 차지하고 있는 메모리 반도체 시장 점유율에 변화가 나타날 것이라는 관측도 나온다.

SK하이닉스는 19일 “초고성능 AI용 메모리 신제품 HBM3E를 세계 최초로 양산해 이달 말부터 고객사에 제품 공급을 시작한다”고 밝혔다. 이는 SK하이닉스가 지난해 HBM3E 개발을 알린 지 7개월 만이다.

SK하이닉스가 선보인 HBM3E는 초당 최대 1.18테라바이트(TB)의 데이터를 처리한다. 이는 풀HD(초고화질)급 영화(5GB) 230편 분량이 넘는 데이터를 1초 만에 처리하는 수준이다. 효과적 발열 제어를 위해 신제품에 ‘어드밴스드 MR-MUF’ 공정을 적용해 열 방출 성능이 이전 세대 대비 10% 향상됐다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 제품이다. 현재 생성형 AI를 학습시키고 성능을 개선하는 데 가장 적합한 메모리로 꼽힌다. 대용량 데이터를 빠르게 처리하면서도 전력 소비가 적다.

HBM 시장은 사실상 SK하이닉스와 삼성전자가 양분한 가운데 마이크론이 대대적 추격에 나선 상황이다. 마이크론은 지난달 26일(현지시간) 올해 2분기 출시 예정인 엔비디아의 H200 그래픽처리장치(GPU)에 탑재될 HBM3E(24GB 8단) 양산을 시작했다고 발표했다. 그러나 SK하이닉스가 마이크론보다 한발 앞서 대량 양산에 들어가면서 우위를 점했다.

트렌드포스에 따르면 SK하이닉스는 지난해 HBM 시장 점유율 53%를 차지했다. 4세대 HBM인 HBM3의 경우 SK하이닉스가 엔비디아에 독점 공급하면서 점유율 90% 이상을 차지하는 것으로 알려졌다. SK하이닉스는 “AI 메모리 시장에서의 경쟁우위를 이어가겠다”고 강조했다.

산업계에서는 HBM 주도권을 쥐는 기업이 향후 메모리 반도체 시장을 장악할 것으로 본다. HBM은 일반 D램보다 5배가량 비싸 수익성이 좋다. AI 칩에 대량의 HBM이 들어가기 때문에 공급을 안정적으로 늘리기에도 유리하다. 한 예로 엔비디아가 18일(현지시간) 공개한 ‘GB200 그레이스 블랙웰’은 CPU 36개와 GPU 72개를 연결한 큰 CPU와 B200 GPU 2개로 구성되는데, 여기에 탑재되는 HBM3E만 570여개다. AI 칩 공급망에만 진입한다면 매출을 빠르게 끌어올릴 수 있는 셈이다. 트렌드포스는 전체 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중이 올해 말 20.1%에 달할 것으로 예상했다. 2022년 2.6%에서 지난해 8.4%로 상승한 것보다 더 가파른 오름세다.

삼성전자는 HBM3E를 올 상반기 중 양산하고 반격에 나선다는 계획이다. 삼성전자는 업계 최초로 12단짜리 HBM3E 개발에 성공했다. 전작인 8단 HBM3보다 성능과 용량이 50% 이상 개선됐다.

전성필 기자 feel@kmib.co.kr

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