HBM 격차 3년이지만…‘AI 자립’ 앞세운 중국, 한국 추격 시간문제

中, 양산능력 늘리고 기술개발
D램 격차 3년만에 5년→2년
YMTC 팹 건설 반년 앞당겨
낸드는 韓과 1년차 따라붙어
대만, 美마이크론 통큰 투자
생산량 늘려 韓 D램 정조준

중국 후베이성 우한에 소재한 YMTC 낸드플래시 공장. [연합뉴스]

한국 기업들과 경쟁 관계에 있는 중국·미국 기업들이 기술 개발과 생산량 확대에 속도를 내고 있다. 전 세계에서 메모리 반도체 공급 부족 상황이 지속되고 있어서다.

8일 대만 디지타임스, 닛케이아시아 등에 따르면 중국 YMTC(양쯔메모리)는 우한에 건설하고 있는 3기 신공장 가동 시점을 당초 계획인 내년 상반기에서 올해 하반기로 앞당기기 위해 총력을 가하고 있다. YMTC는 현재 주력인 낸드 메모리에서 D램과 고대역폭메모리(HBM) 시장에도 진출할 계획이다. 최근 YMTC는 스마트폰에 많이 투입되는 LPDDR5 공정 샘플을 완료했다. 장기적으로 HBM 제조까지 계획하고 있다.

중국과 한국 반도체 기업 간 기술 격차가 가장 줄어든 분야는 낸드 플래시 메모리다. 한국 기업들이 2025년 300단 내외 V낸드를 양산하고 있는데, YMTC는 270단까지 낸드 단수를 높였다. 1년 내외로 기술 격차가 줄어든 것이다. 다음 세대에서 중국은 단번에 400단 낸드를 개발해 한국 기업들을 역전한다는 계획이다.

YMTC는 400단 이상으로 단수를 높일 때 사용하는 하이브리드 본딩 특허를 가지고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스도 이 기술을 사용하려면 YMTC에 특허료를 지불해야 한다. 지난해 3분기 기준 글로벌 낸드 시장에서 YMTC 시장 점유율은 13%에 달해 글로벌 반도체 시장에서 무시할 수 없는 존재가 됐다.

D램에서도 격차는 많이 줄어들었다. 한국 기업들은 2023년 본격적으로 DDR5를 양산했다. 중국 CXMT는 지난해부터 DDR5를 생산하기 시작했다. 2년 정도 격차다. 과거 2022년만 해도 D램 부문 격차는 약 5년이었다.

최근 메모리 반도체 공급 부족과 가격 급등이 이어지면서 중국 D램과 낸드 메모리의 시장 점유율이 전반적으로 올라갈 것이라는 예상이 나오고 있다.

가장 격차가 벌어진 제품은 D램을 적층해 만든 HBM이다. 한국 기업들이 올해부터 HBM4를 본격적으로 양산하는데, 중국은 CXMT가 HBM3를 올해부터 양산할 것으로 예상된다. 3년 정도 격차다.

중국이 HBM3를 양산한다고 해도 이것이 수출되는 것은 아니다. 대부분 화웨이 등 중국 기업들이 사용하게된다. 한국에서 만들어진 HBM은 중국 수출이 금지돼 있기 때문에 한국 메모리 기업들의 직접적인 타격은 크지 않다.

하지만 중국 내에서 사용되는 엔비디아 그래픽처리장치(GPU) 수요가 줄어들고 인공지능(AI) 반도체 자립률이 높아진다는 점에서 엔비디아를 통해 중국에 공급되는 한국 기업들의 HBM 물량이 줄어들 수 있다.

HBM은 AI 반도체와 함께 중국의 약점이었다. 미국의 제재로 엔비디아 GPU와 삼성전자·SK하이닉스가 만드는 HBM의 수출이 금지됐기 때문이다.

[연합뉴스]

AI 학습과 서비스를 하는 데 핵심인 GPU와 HBM을 구하는 것이 어려워지자 중국은 자체 개발에 나섰다. 하지만 HBM은 GPU보다 더 생산에 어려움을 겪고 있다. 화웨이가 엔비디아 GPU 경쟁 제품인 어센드를 내놨지만 고성능 HBM은 중국에서 직접 만들지 못했기 때문이다.

반도체 제조 핵심인 극자외선(EUV) 노광장비의 중국 수출이 중단됐음에도 불구하고 이처럼 기술 격차가 좁혀지는 것은 중국 정부의 막대한 보조금과 국산화를 위한 노력 때문이다. 여기에 매년 수만 명씩 쏟아져 나오는 우수한 공대 인력이 주 52시간과 같은 물리적 시간 제한 없이 일하고 있다는 점에서 중국의 빠른 추격은 시간문제라는 주장이 나오고 있다.

미국 마이크론도 한국을 따라잡기 위해 생산량 확장에 나서고 있다. 마이크론은 2024년 대만 디스플레이 업체 AUO에서 인수한 용지에 HBM 생산시설을 건설하고 있다. 최근에는 또 다른 대만 기업인 PSMC 용지를 인수해 이곳에서 메모리 반도체를 생산할 예정이다. 신규 용지를 확보하고 인프라스트럭처를 구축하는 것은 시간이 걸린다는 판단 아래에 이뤄졌다.

마이크론테크놀로지 [연합뉴스]

마이크론은 대만과 미국 양쪽에서 동시에 생산시설 건설에 나서고 있다. 마이크론이 미국에 짓고 있는 아이다호 팹과 뉴욕 팹이 완공되는 2040년에는 이 회사의 D램 생산 중 40%가 미국 내에서 이뤄진다. 미국 팹의 경우 도널드 트럼프 행정부의 반도체 공급망 내재화 정책에 따라 국내 제조 생태계에 필요한 메모리 수요를 상당 부분 흡수할 것으로 보인다. 미국에 메모리 공장이 없는 한국 기업들이 불리해질 수밖에 없다.

마이크론의 장기적인 목표는 삼성전자를 꺾고 세계 D램 시장 1위가 되는 것이다. 마이크론은 대만 정부의 연구개발(R&D) 지원금도 받는다. 산제이 메흐로트라 마이크론 최고경영자(CEO)는 지난달 29일 대만을 방문해 라이칭더 총통과 만남을 가졌다. 이 자리에서 마이크론은 대만에 계속적인 투자를 약속했다. 마이크론은 대만 경제산업성의 A+ 프로그램을 통해 향후 3년간 47억대만달러(약 2200억원)의 R&D 지원금을 받게 된다.

이 지원 프로그램의 목적은 TSMC의 파운드리와 로직 반도체 중심에서 벗어나 HBM 같은 고부가가치 메모리 산업에서 대만의 경쟁력을 높이는 것이다. 이를 위해 외국 기업인 마이크론에도 대규모 보조금을 지급하는 것이다.