고부가 HBM 수요 탄탄 …'AI 거품론' 걷어낸 반도체 특수

다시 뜨거워진 반도체 경기
엔비디아 AI 전용칩 '블랙웰'
4분기 대량생산 돌입 나서
마이크론 HBM 내년 물량 완판
SK하이닉스 12단 신제품 공급
삼성전자도 곧 인증 마무리
HBM4·자율주행 전용칩 등
고성능 반도체 기술경쟁 후끈

◆ 반도체 전쟁 ◆

모건스탠리는 지난 15일 '겨울이 다가온다(Winter looms)'라는 보고서를 발간하고 SK하이닉스에 대한 투자 의견을 '비중 확대'에서 '비중 축소'로 두 단계 끌어내렸다. 모건스탠리는 내년에 고대역폭메모리(HBM) 공급(250억Gb)이 수요(150억Gb)를 크게 웃돌 것이라며 목표 주가도 기존 전망치 26만원에서 12만원으로 절반 이상 낮췄다. 이는 인공지능(AI) 거품론까지 부채질하면서 SK하이닉스뿐 아니라 삼성전자 등 반도체 기업에 대한 투자심리를 급격히 위축시켰다.

그러나 삼성전자와 SK하이닉스가 AI 반도체인 HBM 기술 경쟁과 양산을 위해 각축전을 펼치는 가운데, 세계 3위 D램 반도체 기업인 미국 마이크론테크놀로지가 올해와 내년 HBM 생산 가능 물량까지 완판됐다는 소식을 전하면서 반도체 시장이 다시 뜨거워지고 있다. AI 반도체 시장의 큰손 고객인 미국 엔비디아에서 필요로 하는 HBM 수요 역시 급증하고 있다.

반도체 업계에선 모건스탠리 보고서에 허점이 많다고 보고 있다. HBM은 범용 D램과 달리 '맞춤형' 제품이라 고객사 승인을 얻어야 제품을 양산·납품할 수 있기 때문이다.

시장조사기관 가트너는 HBM 시장이 지속 성장할 것으로 예측했다. 2022년에는 11억달러(약 1조5000억원)에 그쳤으나 2027년에는 51억달러(약 6조8000억원)까지 성장할 것이라 봤다. 블룸버그인텔리전스는 HBM 영업이익률이 53%에 달할 것이라며 공급 과잉으로 가격이 떨어지더라도 삼성전자와 SK하이닉스가 막대한 이익을 거둘 수 있다고 평가했다.

SK하이닉스는 26일 5세대 HBM인 HBM3E 12단을 세계 최초로 양산하기 시작했고, 엔비디아의 AI 칩 H200에 연내 탑재될 것이라고 밝히면서 공급 과잉론에 선을 그었다.

김규현 SK하이닉스 D램 마케팅 담당은 지난 2분기 실적 콘퍼런스콜에서 "내년 상반기에 HBM3E 12단 공급량이 8단 제품을 넘어설 것"이라며 "내년 캐파(CAPA·생산 능력)와 관련해선 고객사와 협의가 완료됐으며, 올해보다 2배 이상 출하량 성장을 기대하고 있다"고 밝힌 바 있다.

AI 시장의 확대에 힘입어 엔비디아의 AI 칩에 탑재될 HBM3E 12단 수요 역시 급증할 것으로 보인다. 엔비디아는 올해 4분기 차세대 AI 전용 칩 '블랙웰' 대량생산에 돌입하고, 내년 상반기에는 고성능 '블랙웰 울트라'를 내놓을 예정이다. 모건스탠리마저도 "엔비디아가 올해 4분기에 블랙웰을 45만개 출하할 것"이라며 "기존 H200 칩 수요도 견조하다"고 진단했다.

내년에는 고부가가치를 지닌 HBM3E가 AI 반도체 시장을 주도할 것으로 전망된다. 김동원 KB증권 연구원은 "엔비디아 HBM3E 주문량이 전체 물량의 60% 이상을 차지하며 아마존·마이크로소프트·구글·메타 등 빅테크 업체들도 HBM3E 주문을 대폭 늘렸다"고 분석했다. 내년에는 엔비디아 주문량의 80~90%가 HBM3E가 될 전망이다.

삼성전자 HBM3E 12단 시제품이 엔비디아의 퀄(품질) 테스트를 통과할지도 주목된다. 삼성전자는 HBM3E 8단 제품을 올해 3분기 내 양산해 공급을 본격화하고, 12단 제품도 하반기에 공급한다는 로드맵을 제시한 바 있다.

삼성전자와 엔비디아의 거래선 연결 여부에 따라 HBM 공급량이 요동칠 가능성도 있다. 반도체 업계 관계자는 "엔비디아 내부에서 인증 인력이 부족해 삼성전자 HBM3E 8단 인증이 다음달로 미뤄진 것으로 안다"며 "불량 문제는 아니라서 통과될 가능성이 높다"고 말했다. 이후에는 12단 제품 검증에 속도가 붙을 전망이다.

또 다른 업계 관계자는 "HBM은 맞춤형 반도체라서 품질 검증에는 다소 시간이 걸린다"며 "호환성 문제만 해결된다면 삼성전자가 8단 제품 검증 통과 후 12단 제품이 통과되는 데도 오랜 시간이 걸리진 않을 것"이라고 말했다.

김영건 미래에셋증권 연구원은 "삼성전자의 HBM3E 8단과 12단 제품도 연내에 엔비디아의 품질 검증을 통과할 수 있을 것"이라며 "특히 8단 제품은 조만간 검증 및 승인을 앞둔 것으로 알고 있다"고 말했다.

이정배 삼성전자 메모리사업부장(사장)은 전날 임직원들과의 타운홀미팅에서 "절박함을 가지고 다 같이 노력해야 한다"며 "경쟁력 회복을 위해 나아가야 할 방향성이 도출됐고, 이젠 실행력이 필요하다"고 AI 반도체 리더십을 확보하기 위한 강력한 의지를 표명했다.

반도체 업체 간에 차세대 HBM 기술 개발 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 내년에 출시될 6세대 HBM4부터는 고용량·저전력 메모리의 특성과 함께 고객 맞춤형 제품으로 승부를 펼친다.

삼성전자는 자체 메모리와 파운드리 기술을 집약해 내년에 HBM4를 출시하고 2026년 HBM4E(7세대)를 양산하며, 2027년에는 자율주행을 지원하기 위한 차량용 HMB4E를 선보인다는 계획을 제시했다.

SK하이닉스는 대만 TSMC와 협업해 내년 출시를 목표로 HBM4를 개발 중이다. SK하이닉스는 HBM4의 받침대 역할을 하는 베이스다이에 TSMC 로직 선단 공정을 처음 적용해 성능과 에너지 효율을 향상시키기로 했다. SK하이닉스 10나노 6세대(1c) 미세공정 기술을 적용해 2026년 HBM4E를 양산한다는 계획도 세웠다.

[성승훈 기자 / 강계만 기자]