AI가 이끄는 반도체, 2026년 ‘진짜 호황’ 온다 [오늘 나온 보고서]

IBK투자증권, “AI 모델 진화가 수요 견인”
토큰 2배 증가 시 HBM 4배 필요
삼성전자, 엔비디아 업고 SK하이닉스 맹추격
목표가 삼성전자 14만원, SK하이닉스 60만원 상향

AI 엔진이 진화할수록 처리해야 할 토큰 수가 늘어나며 HBM(고대역폭 메모리) 수요가 기하급수적으로 증가하는 모습. [자료=IBK투자증권]

인공지능(AI) 시대가 본격 개화하며 반도체 시장이 유례없는 호황을 맞을 것이라는 분석이 나왔다. AI 모델이 진화할수록 기하급수적으로 늘어나는 메모리 수요를 공급이 따라가지 못해 2026년까지 강력한 ‘빅 사이클’이 이어질 것이란 전망이다.

IBK투자증권은 23일 보고서를 통해 AI 시장 발달이 메모리 수요를 가속화하고 있다고 밝혔다. 특히 AI 엔진의 진화가 수요 폭증의 핵심 원인으로 꼽혔다.

보고서에 따르면 초기 AI 모델은 파라미터(매개변수) 처리에 집중했지만, 최근에는 토큰(AI가 처리하는 최소 텍스트 단위) 처리 능력에 집중하고 있다.

파라미터 증가는 메모리 소요량을 비례적으로 늘리는 반면, 토큰 수의 증가는 메모리 수요를 4배로 가속화시킨다.

AI가 한 번에 처리(기억)할 수 있는 데이터양이 많아질수록(Context Window 확대) 필요한 HBM(고대역폭 메모리) 캐시가 폭발적으로 증가하는 것이다. IBK투자증권은 “토큰이 2배 증가하면 필요한 HBM은 4배 증가한다”고 분석했다.

수요처도 다변화되고 있다. 올해까지는 엔비디아가 전체 HBM 물량의 75%를 소화할 것으로 예상되지만 , 2026년에는 이 비중이 64%로 하락할 전망이다.

엔비디아의 독식이 붕괴되고 구글(TPU), 아마존(Trainium) 등이 자체 개발한 AI 반도체(ASIC) 시장이 확대되기 때문이다. 특히 구글 TPU의 HBM 시장 점유율은 올해 9.5%에서 2026년 19%로 2배 이상 증가할 것으로 예상된다.

공급 시장의 판도도 바뀐다. HBM 시장을 사실상 독점해 온 SK하이닉스의 아성이 흔들리고 삼성전자가 의미 있는 진입에 성공할 것이란 예측이다. SK하이닉스의 HBM 시장 점유율은 2025년 60%에서 2026년 50% 내외로 하락하는 반면 , 삼성전자의 비중 증가가 기대된다.

내년에 SK하이닉스의 엔비디아 내 점유율은 55%로 하락하고, 삼성전자가 16%의 점유율로 본격 진입하며 3사 경쟁 구도가 형성될 전망. [자료= IBK투자증권]

최대 고객사인 엔비디아 내 점유율 변화가 특히 두드러진다. 올해 엔비디아향 HBM 점유율은 SK하이닉스 68%, 마이크론 27%로 예상되나 2026년에는 SK하이닉스 55%, 마이크론 26%, 그리고 삼성전자가 16%의 점유율로 신규 진입할 것으로 추정된다.

일각에서 제기되는 ‘2018년 데자뷔(시장 붕괴)’ 우려에 대해서는 ‘과거와는 다른 궤도’라고 선을 그었다. 2018년의 수요 붕괴는 고객사들의 재고 관리 실패에 따른 버블이었지만, 2026년의 수요는 AI 모델 진화에 따른 견고한 실질 수요라는 것이다.

또한 공급 증가가 제한적인 점도 2018년과 다르다. HBM은 일반 D램보다 웨이퍼당 생산량이 3분의 1에 불과해, 메모리 업체들이 HBM 생산을 늘릴수록 일반 D램의 공급은 줄어드는 구조다. 이는 D램 전반의 가격 상승을 이끌고 있다.

IBK투자증권은 “AI 모델로 수익성 확보가 담보되어야 한다는 변수는 있지만 , 현시점에서 메모리 수요는 2018년 버블과 비교할 수 없을 정도로 견고하다”며 “삼성전자와 SK하이닉스의 주가도 새로운 성장 시대에 맞는 적절한 밸류에이션 재정립이 필요하다”고 판단했다.

한편 IBK투자증권은 삼성전자의 2026년 DS(반도체) 부문 영업이익이 67.4조 원으로 올해보다 3배 이상 증가할 것으로 기대하며 목표주가를 14만원으로 상향했다.

SK하이닉스 역시 2025년 3분기 영업이익이 11조 원을 상회하며 사상 최대 실적을 기록할 것으로 보고 목표주가를 60만원으로 올렸다.