[AI시대, 가치 네트워크에 주목하라] 삼성전자·SK하이닉스 HBM, 반도체 생태계와 같이 크는 `가치`

핵심장비 'TC본더' 국내기업서 공급
양사, 내년 하반기 6세대 양산 목표

삼성전자 반도체 생산라인.. 삼성전자 제공

SK하이닉스 뉴스룸

인공지능(AI) 시대로의 전환에는 AI반도체가 필수다. 특히 AI반도체의 핵심으로 꼽히는 고대역폭메모리(HBM)는 삼성전자와 SK하이닉스가 주도하고 있다. 특히 새로운 시장이 열리는 과정에서 국내 소부장(소재·부품·장비)업체들과의 동맹·협업으로 AI 생태계가 한층 다변화되는 '가치 네트워크' 혁신이 전망돼 국가 수출 산업의 핵심 축인 반도체 산업이 더욱 단단해질 것으로 기대된다.

AI의 시작은 1950년대로 거슬러 올라가지만, 본격적인 AI 시대의 기폭제가 된 것은 2016년 구글 딥마인드가 개발한 알파고와 이세돌 9단 간의 바둑 대국이었다. '기계가 바둑으로 인간을 꺾었다'는 사실은 AI 시대의 시작을 알린 신호탄이었다.

AI 기술은 학습과 추론속도를 높여야 한다. 이를 위해서는 메모리 반도체의 발전이 필수적이다. 최근 실생활 접목이 빠르게 확산되고 있는 생성형AI는 딥러닝 수준을 넘어 스스로 결과물을 생성해 내면서 인간의 영역이던 '창작'까지 침투했는데, 이 역시 AI반도체 없이는 불가능했다.

여러 연산을 직관적으로 동시에 처리해야 하는 AI의 특성 상 최근 주목받고 있는 반도체는 바로 고대역폭메모리(HBM)다. 한 번에 여러 정보를 동시에 처리하고, 대규모 연산을 초고속으로 처리해야 하는 AI용 그래픽처리장치(GPU) 특성상 방대한 데이터를 원활히 처리하기 위한 고성능·고용량 메모리반도체가 필수다. 이 같은 이유로 AI 시장에서 HBM의 수요는 빠르게 늘고 있다.

글로벌 HBM 시장은 SK하이닉스가 한발 앞선 가운데, 삼성전자가 뒤를 쫓고 있는 형국이다. 시장조사업체 트렌스포스에 따르면 작년 글로벌 HBM 시장은 SK하이닉스가 50%, 삼성전자가 40% 안팎을 각각 점유하고 있다.

현재 HBM은 4세대에서 5세대(HBM3E)로 넘어가고 있다. SK하이닉스는 지난 3월 HBM3E 8단을 양산해 엔비디아에 공급하기 시작했으며, 삼성전자는 올 3분기 중 HBM3E를 양산 공급하겠다고 밝힌 바 있다. 양사는 내년 하반기 6세대 HBM 양산을 목표로 하고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 성장은 국내 AI 반도체 생태계를 키우는 '가치 네트워크' 혁신으로 이어질 전망이다. HBM 제조 과정에서 필요한 핵심 장비는 TC(열압착)본더다. TC는 HBM에 쓰이는 D램을 쌓아 올리는 과정에서 칩을 열로 압착해 접합하는 방식을 말한다.

삼성전자가 엔비디아에 HBM3E를 공급할 경우 계열사인 세메스가 TC(열압착)본더 파트너사가 유력할 것으로 업꼐는 보고 있다. 세메스는 현재 삼성전자와 함께 일본 도레이, 신카와에 TC본더를 공급하고 있다. 그간 HBM 테스트 장비 시장은 일본과 미국 등 해외 기업들이 도맡아왔지만, 최근 공급망 다변화가 중요해지면서 국내 소부장 기업이 이 역할을 수행할 것으로 전망된다. 반도체 장비 업체 '레이저쎌', 반도체 웨이퍼 테스터 제조사 '와이씨'(옛 와이아이케이)도 협업 파트너로 꼽힌다. HBM 제조 공정 과정에 필수적인 장비를 공급하는 원익IPS, HBM 제조에 필요한 소재를 필요하는 한솔케미칼, 솔브레인, 동진쎄미켐도 후보군으로 특히 솔브레인과 동진쎄미켐 등은 삼성전자 미국 텍사스주 테일러 신공장에 직접 투자하며 협력관계를 넓히고 있다.장우진·박순원기자 jwj17@dt.co.kr