SK하이닉스가 5세대 고대역폭 메모리(HBM)인 HBM3E를 세계 최초로 양산한다고 발표하는 등 인공지능(AI) 반도체 시장을 둘러싼 각축전이 뜨거워지고 있다.

SK하이닉스가 HBM 시장 주도권을 유지하는 가운데 삼성전자는 최근 고용량 HBM3E 기술 개발을 알리며 양산 준비를 진행 중이고, 미국 마이크론도 AI 반도체 시장 최대 고객인 엔비디아에 납품할 HBM3E 양산 사실을 발표하는 등 추격에 나섰다.

19일 업계에 따르면 HBM 시장을 선점한 SK하이닉스는 초고성능 AI용 메모리 신제품 HBM3E를 세계 최초로 양산해 이달 말 고객사인 엔비디아에 제품 공급을 시작할 예정이다.

HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 크게 높인 제품이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성형 AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리가 반드시 필요하다. 5세대 HBM인 HBM3E는 현재 양산되는 D램 중 가장 성능이 우수하다.

SK하이닉스는 AI 연산작업의 핵심인 그래픽처리장치(GPU) 시장의 80% 이상을 장악한 엔비디아에 HBM3를 사실상 독점 공급하고 있다. HBM3E에 이어 2026년에는 6세대 제품인 HBM4를 양산해 HBM 업계 선두주자로서 입지를 확고히 지킨다는 것이 SK하이닉스의 목표다.

정민규 상상인증권 연구원은 "올해 HBM 시장은 전년 대비 233.7% 증가한 약 20조2천억원 규모로 가파른 성장이 예상되고, SK하이닉스는 양산 경험을 통한 빠른 수율 안정화로 가장 큰 수혜를 받을 것으로 기대된다"며 "2024년 D램 매출 중 HBM 비중은 20% 후반대까지 상승할 것"이라고 전망했다.

HBM 경쟁에서 SK하이닉스에 뒤졌다는 평가를 받는 삼성전자도 업계 최초로 D램 칩을 12단까지 쌓은 HBM3E 개발에 성공했다며 이를 올해 상반기 중 양산할 예정이라고 최근 발표했다.

삼성전자의 12단 HBM3E는 현존 최대 용량인 36기가바이트(GB)로, 기존 8단 HBM3과 비교해 성능과 용량이 크게 향상됐다.

삼성전자도 HBM3E에 이어 6세대 HBM4를 2025년 샘플링을 거쳐 2026년 양산한다는 목표를 잡았다. SK하이닉스도 같은 해 HBM4 양산을 시작한다고 밝힌 만큼 차세대 HBM 양산 경쟁도 치열할 전망이다.

마이크론은 엔비디아의 AI용 차세대 GPU H200에 적용되는 HBM3E 양산을 시작했다고 지난달 26일(현지시간) 발표했다.

양산 발표 시점은 마이크론이 앞섰지만, SK하이닉스는 이미 올해 초에 납품을 위한 초기 양산에 착수한 상태여서 실질적인 양산은 SK하이닉스가 먼저 시작한 것으로 보인다.

이들 3사는 저마다 자사 제품의 기술적 우월성을 부각하는 데도 주력하고 있다.

SK하이닉스는 양산을 시작한 HBM3E에 독자 개발한 MR-MUF 기술을 적용해 열 방출 성능을 이전 세대 대비 10% 향상시켰다고 밝혔고, 삼성전자는 '첨단 열압착 비전도성 접착 필름'이라는 특수 기술로 12단 HBM3E를 8단 적층 제품과 동일한 높이로 구현했다는 점을 강조했다.

마이크론은 자사 HBM3E가 경쟁사 제품보다 전력 소비량이 30% 적다는 점을 내세웠다.

이런 가운데 AI 반도체 선두주자인 엔비디아는 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 SAP센터에서 개최한 개발자 콘퍼런스 'GTC 2024'에서 차세대 AI 칩을 선보였다.

새로운 GPU '블랙웰'을 기반으로 한 차세대 칩 'B100'은 기존 H100보다 2.5배 빠른 연산 속도 등 크게 향상된 성능을 제공한다고 엔비디아는 밝혔다.

H100에 탑재된 HBM3를 엔비디아에 공급해 온 SK하이닉스는 B100용 HBM3E도 납품할 것으로 예상된다.

주요 업체들의 양산 시작과 차세대 AI 칩 등장으로 HBM3E 시장이 본격 개화한 가운데 D램 시장에서 HBM 비중도 크게 증가할 것으로 보인다.

시장조사업체 트렌드포스는 전체 D램 매출 대비 HBM 매출 비중이 지난해 8.4%에서 올해 20.1%로 상승할 것으로 전망했다.

류영호 NH투자증권 연구원은 "메모리 3사 모두 HBM 경쟁을 본격화했고, 현재 일반 제품의 수요 약세로 모두 HBM에 집중하고 있다"며 "다만 AI와 함께 일반 메모리 수요도 증가할 것으로 예상되는 만큼 HBM 생산능력을 무한 확대할 수는 없고, 얼마나 효율적으로 생산할 수 있을지가 핵심이 될 것"이라고 말했다.

<연합>

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