GPU든 TPU든…삼전·SK하닉 결국 오른다

AI 경쟁으로 HBM 중요도 더 부각
양사 TPU용 HBM 90% 이상 점유
2026년 HBM시장 530억달러 전망

구글 텐서처리장치(TPU)와 엔비디아 그래픽처리장치(GPU)를 둘러싼 인공지능(AI) 경쟁이 격화되면서 국내 반도체주의 양대산맥, 삼성전자와 SK하이닉스 주가 향방이 초미의 관심사다.

단기적으론 엇갈린 주가 추이를 보이고 있지만, 증권가는 결국 양사 모두 AI 경쟁의 핵심 플레이어로 부각되리란 분석을 내놓는다.

AI 주도권 경쟁이 치열해질수록 고대역폭메모리(HBM) 수요는 구조적으로 증가할 수밖에 없어 결국 양사의 HBM 경쟁력은 더 고평가되리란 이유에서다.

28일 한국거래소에 따르면 지난 19일 구글의 ‘제미나이 3.0’ 출시 이후 삼성전자와 SK하이닉스는 추세적으로 엇갈린 주가 흐름을 보였다. 삼성전자는 추세적으로 상승세를, SK하이닉스는 하락세를 기록했다.

삼성전자의 주가 흐름은 알파벳(9.27%), 브로드컴(12.18%) 주가 흐름과 유사했다. 삼성전자는 구글 TPU를 설계·제조하는 브로드컴에 높은 점유율로 메모리를 공급 중이다. 구글 TPU 생태계가 확대될 경우 새로운 메모리 수요처가 열릴 것이란 기대가 반영된 결과다. 김동원 KB증권 리서치센터장은 “구글의 TPU 기반 AI 생태계 확장은 삼성전자 메모리 공급 확대와 선단 공정 파운드리 가동률 상승으로 이어질 수 있다”고 말했다.

SK하이닉스는 엔비디아(-3.36%) 약세와 함께 조정 받았다. 이에 일각에선 SK하이닉스가 구글 TPU 생태계에서 제외되는 게 아니냐는 우려도 제기됐다. 하지만 SK하이닉스의 주력 사업인 HBM 공급망 입지는 여전히 견고하다는 평가다. 특히, 구글 TPU 생태계에서도 HBM 최대 공급사로 자리하고 있다는 게 시장의 전망이다.

메리츠증권에 따르면, 구글의 TPU용 HBM3E 수요는 2025년 약 30억기가비트(Gb)에 이를 전망이다. 이 중 SK하이닉스가 약 18억Gb를 공급하며 점유율 60%로 1위를 차지할 전망이다. 삼성전자와 마이크론이 각각 10억Gb(33%), 2억Gb(7%) 수준으로 뒤를 이을 것으로 예상된다. 즉, 구글 TPU가 AI 시장에서 영향력을 키우는 게 SK하이닉스로서도 시장 확대의 기회가 된다.

뱅크오브아메리카(BofA) 메릴린치 글로벌 리서치도 이날 SK하이닉스가 현재 구글과 브로드컴에 HBM3E를 공급하는 1순위 공급자라고 평가했다.

‘탈엔비디아’, ‘탈GPU’ 흐름에도 HBM 수요는 확대될 전망이다. TPU는 설계 구조상 HBM 채택이 필요하다. 구글 7세대 TPU ‘아이언우드’ 칩 하나당 탑재되는 HBM 용량은 192GB다. 이전 세대 ‘트릴리움’의 32GB 대비 6배 증가했다. HBM 대역폭도 이전 세대보다 4.5배 증가했다.

빅테크가 주도하는 주문형 반도체(ASIC) 시장 역시 HBM 수요가 수반된다. 현재 아마존은 자체 AI 칩 ‘트레이니움’, 마이크로소프트는 ‘마이아100’를 생산하며 AI 인프라 내재화를 추진 중이다. 이들 칩 역시 공통적으로 HBM 채택량을 늘리고 있다.

김록호 하나증권 연구원은 “주문형 반도체(ASIC)도 스펙이 올라가며 HBM 탑재가 불가피해졌고, 수요처가 GPU만이 아니라 AI 특화칩 전반으로 다변화되고 있다”며 “결국 HBM 수요는 장기적으로 우상향할 것”이라고 말했다.

AI 칩 생태계가 다변화할수록 메모리 반도체는 공급망의 최종 ‘병목’으로 중요도가 커진다. 한지영 키움증권 연구원은 “AI 진영 편 가르기가 남긴 시사점은 AI 전반의 수요 전망이 여전히 밝다는 것”이라며 “이들 진영에게 HBM 모두 팔 수 있는 한국 반도체 종목의 성장 내러티브 역시 유효하다”고 말했다.

노근창 현대차증권 리서치센터장은 “메모리 반도체 확보 전쟁은 계속될 것”이라고 내다봤다. 그러면서 “2026년 글로벌 디램 시장은 전년 대비 75%, 낸드 시장은 42.6% 성장할 것”이라며 “특히 HBM 시장은 530억 달러 규모로 확대돼 전체 디램의 약 19%를 차지할 것”으로 예상했다.

문이림 기자