[업다운뉴스 박대연 기자] 챗GPT 등 생성형 인공지능(AI) 시장이 급성장하며 AI 서버 개발을 위한 고대역폭메모리(HBM)가 반도체 불황을 돌파할 카드로 주목받고 있다. 급증하는 수요에 따라 HBM 시장 선점을 위해 삼성전자와 하이닉스가 경쟁력 강화에 나선다.

30일 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 전 세계 HBM 수요가 2억9000만GB(기가바이트)로 전년 대비 60% 가까이 증가할 것으로 보인다. 트렌드포스는 HBM 수요가 내년에도 30% 수준의 시장 성장세를 지속할 것으로 예상했다.

HBM은 차세대 D램으로 주목받는 제품으로, 3차원 실리콘관통전극(TSV) 기술을 사용해 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 올려 데이터 처리 성능을 획기적으로 높인 메모리반도체다. AI가 빠르고 원활한 서비스를 제공하기 위해서는 고용량 데이터를 단시간에 처리할 수 있는 HBM 탑재가 필수다.

AI 산업의 빠른 팽창은 반도체 위기로부터 단숨에 반등할 수 있는 절호의 기회로 전망된다. 데이터센터향 GPU 판매 가격에서 차지하는 HBM의 비중은 30%대에 육박하는 것으로 추정된다. 단품 가격도 기존 D램과 비교해서 2배 이상 높다. 현재 HBM 시장 규모는 전체 D램 시장의 1.5% 수준으로 시장 형성 극초기 단계지만, 마이크로소프트(MS)·구글 등 글로벌 빅테크 기업들이 챗GPT 이후 초거대·생성형 AI 상용화에 본격적으로 뛰어들며 2025년까지 연평균 45%에 달하는 고성장이 예정돼 있다.

이에 삼성전자와 SK하이닉스 등 국내 반도체 업체들도 발 빠르게 HBM 사업 확대에 전력을 다하고 있다. 지난해 글로벌 HBM 시장에서는 SK하이닉스가 시장점유율 50%, 삼성전자가 40%로 시장 1~2위를 달리고 있다.

시장점유율 면에서 다소 뒤진 삼성전자는 4분기 HBM3 대량 양산을 시작으로 차세대 HBM 개발에 착수하며 본격적인 추격에 나선다.

HBM3 16GB와 12단 24GB 제품도 샘플 출하 중으로 양산 준비를 이미 완료했으며, HBM3의 양산 준비를 완료한 데 이어 최근 새로운 상표권 출원을 통해 HBM 신제품 출시를 암시했다. 삼성전자는 스노우볼트, 플레임볼트, 샤인볼트 등 3개의 상표권을 출원했는데 이 중 스노우볼트에 대한 상표권이 지난 13일 출원 공고됐다. 반도체 전문가들은 이들 3개의 상표권이 HBM 제품군의 브랜드가 될 것으로 보고 있다.

김동원 KB증권 연구원은 “올 4분기부터 삼성전자는 북미 GPU 업체에 HBM3 공급 시작이 본격화될 것으로 기대된다”며 “삼성전자 전체 D램 매출에서 HBM3이 차지하는 매출 비중은 올해 6%에서 2024년 18%까지 확대될 것”이라고 분석했다.

HBM 시장 1위인 SK하이닉스는 한 세대 빠른 제품 개발과 양산으로 주도권을 이어가겠다는 계획이다. SK하이닉스는 지난 2013년부터 HBM 개발을 본격적으로 시작해 현재 유일하게 4세대 HBM 제품인 ‘HBM3’을 양산하는 유일한 업체다. SK하이닉스는 HBM3 출하를 늘리기 위한 후공정 설비 투자 준비에도 착수한 것으로 알려졌다. HBM3의 다음 세대 제품인 ‘HBM3E’ 제품도 내년 중에 개발을 완료해 내년 상반기 양산한다는 방침이다. 최대 고객사인 엔비디아는 최근 SK하이닉스에 HBM3E 샘플 제공을 요청한 것으로 알려졌다.

앞서 박정호 SK하이닉스 부회장은 지난 15일 열린 SK그룹 확대경영회의에서 “AI 시장 확대로 HBM 수요가 높아지면서 올 하반기 시장을 긍정적으로 전망한다”고 밝힌 바 있다.

이와 관련해 반도체 전문가는 업다운뉴스와의 통화에서 “AI 시장의 급격한 성장에 따라 HBM 기술 경쟁이 더 치열해질 것으로 예상된다”며 “반도체 불황을 겪고 있는 삼성전자와 SK하이닉스가 글로벌 경쟁력을 갖추고 시장을 선도한다면 업황 반등은 물론 실적 회복까지 바라볼 수 있을 것”이라고 설명했다.

반도체 시장의 불황으로 침체기를 겪고 있는 삼성전자와 SK하이닉스가 HBM을 발판 삼아 메모리 사업 실적을 회복하고, 흑자 전환에 성공할 수 있을지 앞으로 행보에 귀추가 주목된다.