HBM, 올해 반도체 시장의 핵심 키워드…삼성전자·SK하이닉스·마이크론 경쟁 분석

 

 

🍀 인삿말

안녕하세요, 블로거 ouragil입니다. 오늘은 반도체 시장에서 HBM(High Bandwidth Memory)이 왜 올해 핵심 키워드로 떠오르고 있는지 살펴보려고 해요. 특히 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 같은 메이저 메모리 업체들이 HBM 분야에서 어떤 경쟁 구도를 보이는지 자세히 이야기해 보겠습니다.

 

최근 AI와 HPC(High Performance Computing)가 빠르게 확산되면서, 초고속 대역폭을 요구하는 반도체 메모리 수요가 급증하는 추세예요. 자연스럽게 HBM이 주목받고 있죠. 조금 생소하신 분들도 있을 텐데, 간단히 말해 HBM은 기존 DDR 계열 메모리보다 월등한 대역폭을 제공해 AI 연산이나 슈퍼컴퓨터 등에 탑재되는 고부가가치 메모리 기술입니다. 과연 2023년 이후, 전 세계 반도체 시장에서 HBM이 어떤 영향력을 발휘하게 될까요?

🍀 서론

우선 메모리 시장 전반을 보면, PC·모바일 등 전통적 수요는 어느 정도 성숙기에 접어들었다고 평가됩니다. 이에 메모리 업체들은 데이터센터나 AI, 클라우드 등 대규모 연산이 필요한 영역으로 시선을 돌리고 있죠. 기존 DDR4, DDR5 메모리도 계속 발전하고 있지만, 초고성능 연산 환경에서는 TSV(Through-Silicon Via) 기술로 다이를 수직 적층해 방대한 대역폭을 제공하는 HBM이 필수적입니다.

 

이런 흐름 덕분에 HBM 시장은 그동안 상대적으로 소규모의 특수 분야에 머무르다가, 이제 본격적으로 메인스트림으로 진출할 준비를 마쳤다고 볼 수 있어요. 엔비디아(NVIDIA), AMD, 그리고 일부 슈퍼컴 및 AI 가속기 기업들이 HBM에 대한 수요를 공격적으로 늘리는 중입니다. 이에 맞춰 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 등 대표적인 메모리 기업들이 HBM 연구 개발 및 대량 생산에 힘을 쏟고 있죠.

 

올해부터 본격화된 HBM3 혹은 HBM3E 이슈가 이러한 시장 확대의 시발점이 될 전망인데요. 지금부터 세 기업의 상황과 HBM 기술의 장점, 그리고 향후 전망까지 차근차근 살펴보겠습니다.

🍀 본론

1. HBM이란 무엇인가: 기존 메모리와의 차이점

HBM 칩 구조-아시아경제

HBM(High Bandwidth Memory)은 말 그대로 높은 대역폭을 목표로 설계된 반도체 메모리 솔루션입니다. 기존 DDR(이중 데이터 전송) 방식의 메모리는 단일 칩에서 클럭 스피드를 높여 성능을 끌어올려 왔는데, 공정 미세화가 고도화되면서 집적도와 전력 소모가 한계치에 가까워지고 있죠.

 

이에 HBM은 단순 클럭 향상 대신, TSV(Through-Silicon Via) 기술로 여러 메모리 다이를 수직 적층하고, Wide I/O 구성을 통해 병렬로 데이터를 주고받을 수 있게 했습니다. 이는 DDR 방식보다 훨씬 넓은 대역폭(Bandwidth)을 제공하고, 상대적으로 전력 효율도 개선되는 효과가 있어요.

 

예컨대 HBM2E나 최근의 HBM3는 수백 GB/s에서 최대 1TB/s에 가까운 이론상 대역폭을 구현할 수 있습니다. 이는 AI 추론, 대규모 딥러닝 학습, HPC 연산 같은 방대한 데이터 처리 영역에서 큰 이점을 가져다주죠. 때문에 엔비디아 A100, H100 GPU 같은 고성능 가속기 제품에 HBM이 채용되어, 기존 GDDR 계열 대비 뛰어난 성능을 보여주고 있습니다.

2. SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론: HBM 경쟁 구도

메모리 3강으로 불리는 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론은 모두 HBM 사업에 뛰어들어 있습니다. 하지만 시장 진입 시기나 제품 라인업에서 차이가 조금씩 보여요. 아래에서 각 회사별 특징과 현재 상황을 정리해 보겠습니다.

 

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론-아주경제

2-1) SK하이닉스

• HBM의 강자: 업계에서는 SK하이닉스가 HBM 분야에 일찍부터 집중 투자를 해왔다고 평가합니다. 엔비디아·AMD 등 주요 고객사에 HBM2부터 공급하며, 기술 완성도를 높여온 것으로 알려졌죠. 특히 HBM2E 제품에서 좋은 성능 지표와 안정적인 수율을 보였다는 후문이 있습니다.
• HBM3 양산 선언: 최근 SK하이닉스는 HBM3를 양산하고, 엔비디아의 AI GPU에 탑재될 가능성이 높다고 발표해 화제가 되었습니다. 세계 최초로 HBM3 양산에 성공했다는 점을 강조하며 시장 리더십을 확보하고자 하는 모습이에요.
• AI 및 데이터센터 수요 대응: SK하이닉스는 HBM 라인업 확충을 통해, ‘AI 대형 모델 학습’이나 ‘슈퍼컴퓨팅’ 분야에서의 고객을 더욱 늘릴 계획입니다. 미국 주요 고객사(엔비디아, AMD, 인텔 등) 뿐만 아니라, 중국 등지의 AI 기업까지 잡기 위해 박차를 가하고 있습니다.

2-2) 삼성전자

• 메모리 시장 전체 1위: 삼성전자는 D램, 낸드 등 전통적인 메모리 분야에서 세계 1위를 오랫동안 지켜온 기업입니다. HBM 분야에서도 경쟁력을 발휘하기 위해 대규모 R&D 투자를 진행 중이죠.
• TSV 적층 기술 강화: 삼성전자는 자체적으로 TSV 기술을 고도화해, “HBM 솔루션의 전력 효율을 높이고 대역폭을 최대화한다”는 전략을 내세웠습니다. 특히 HBM2E부터 실질적인 수요가 발생하면서, 점차 HBM 라인업을 확대해 나가고 있어요.
• HBM3 및 HBM3E 개발: 삼성전자는 HBM3뿐만 아니라, 차세대 HBM3E 규격까지 염두에 두고 있습니다. AI와 HPC 시장이 폭발적으로 성장한다는 판단 아래, “삼성전자가 HBM을 통해 고부가가치 메모리 시장에서 수익성을 높이겠다”는 포부를 드러내고 있습니다.
• 빅테크 고객사 확보: 삼성전자는 엔비디아, AMD, 그리고 일부 클라우드 서비스 업체들과도 협업을 모색하며 HBM 공급을 타진하는 것으로 알려졌어요. 또한 인텔의 GPU·가속기 분야에도 참여할 가능성이 크다는 관측이 나옵니다.

2-3) 마이크론

• 미국 대표 메모리 기업: 미국에 본사를 둔 마이크론은 D램, 낸드 분야에서 SK하이닉스, 삼성전자와 어깨를 나란히 하는 3대 메모리 회사 중 하나입니다. 다만 HBM 분야에서는 상대적으로 늦게 뛰어들었다는 평가가 있습니다.
• HBM 양산 준비: 마이크론 역시 HBM2E 수준의 기술력을 보유한 것으로 알려졌으며, 최근에는 HBM3 개발 소식도 전해지고 있어요. 본격적인 양산 시점이 경쟁사들보다 다소 늦어질 수도 있지만, 미국 정부의 지원(반도체법) 등을 통해 투자 확대가 가능하다는 관측이 나오죠.
• 인텔·엔비디아와의 협력 가능성: 마이크론이 인텔과는 오래된 파트너십을 유지해온 만큼, 향후 인텔 GPU 또는 FPGA·AI 가속기 분야에서 HBM 수요가 늘어나면 마이크론의 점유율 확보 기회가 있을 것으로 보입니다.

3. HBM 시장 확장의 핵심 동력: AI, HPC, 데이터센터

왜 HBM이 갑자기 주목받고 있을까요? 그 중심에는 바로 AI, HPC, 데이터센터가 있습니다. 최근 OpenAI의 ChatGPT, 구글의 Bard, 그리고 다양한 AI 서비스들이 폭발적으로 성장하면서, GPU·AI가속기 시장 규모가 가파르게 증가하고 있죠. 기존 데이터센터 CPU 기반 연산으로는 감당하기 어려운 방대한 연산량을, GPU·AI 전용 칩이 대체하는 형태입니다.

 

그런데 이 GPU·AI 가속기를 구동하는 데 있어, 높은 연산 성능만큼이나 메모리 대역폭이 매우 중요합니다. 아무리 GPU의 코어가 많아도, 메모리가 데이터를 제때 공급해주지 못하면 병목이 생기기 때문이죠. 이 병목을 해결하는 최적의 솔루션이 바로 HBM입니다. TSV로 적층된 HBM은 수십 배 넓은 폭으로 데이터를 주고받을 수 있으니, 대형 AI 모델 학습, 그래픽 렌더링, 과학 시뮬레이션 등에서 필수적인 선택지가 된 겁니다.

 

뿐만 아니라 데이터센터 운영에 있어서도, 전력 효율을 높여야 하는 과제가 커지면서 HBM의 상대적으로 낮은 전력 소모가 주목받고 있어요. 기존 GDDR 계열 메모리는 클럭만 높이는 방식이라 발열과 소비 전력이 큰 편인데, HBM은 적층 구조와 낮은 동작 전압을 통해 이를 어느 정도 보완할 수 있다는 장점이 있습니다.

4. 향후 전망과 과제

HBM 시장은 당분간 연평균 두 자릿수 이상의 성장세가 예상됩니다. AI·클라우드 분야가 폭발적으로 커지고, 각국 정부도 첨단 반도체 분야 투자에 힘을 쏟고 있기 때문이죠. SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 모두 “HBM을 통한 고부가가치 창출”을 핵심 전략으로 내세우며, 생산량 확대와 공정 기술 고도화에 매진하고 있습니다.

 

다만 과제도 적지 않습니다. TSV 적층 공정은 고도의 기술과 대규모 설비 투자가 필요하기 때문에, 수율(좋은 칩을 뽑아내는 비율)을 안정적으로 끌어올리는 일이 쉽지 않습니다. 생산 단가가 기존 DDR 메모리 대비 훨씬 비싸기도 하고요. 그래서 현재까지 HBM은 주로 엔비디아·AMD·인텔이 개발하는 고성능 GPU·가속기용으로 쓰이지만, 향후 시장 확대 속도가 얼마나 빠를지는 수율과 원가 절감 능력에 달려 있다고도 볼 수 있습니다.

 

또한 중장기적으로 보면, HBM3E, HBM4 등 차세대 표준이 등장하며 경쟁이 더욱 치열해질 전망입니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 이미 HBM3E 프로토타입을 공개하거나 양산 계획을 밝혔고, 마이크론도 뒤늦게 본격 합류하려고 준비 중이죠. 궁극적으로 누가 빅 테크 고객사와 가장 견고한 파트너십을 구축하는지가 시장 점유율에 직결될 것으로 보입니다.

🍀 결론

올해 반도체 시장에서는 HBM(High Bandwidth Memory)이 사실상 핵심 성장 엔진 역할을 할 것으로 전망됩니다. AI와 HPC, 데이터센터라는 거대한 파도가 몰려오면서, 기존 메모리 기술로는 대응이 어려운 초고속 대역폭을 요구하기 때문이죠. 자연스럽게 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론이 HBM 양산과 기술 개발에 총력을 기울이는 상황이 전개되고 있습니다.

 

특히 SK하이닉스는 일찌감치 HBM에 집중해 HBM2E, HBM3 등에서 좋은 성과를 내고 있고, 삼성전자 역시 TSV 기술을 바탕으로 HBM 라인업 확대에 박차를 가합니다. 마이크론은 미국 정부 지원과 함께 늦게나마 HBM 시장 진입을 준비 중이죠. 모두가 AI 반도체와 데이터센터 시장에서 높은 수익성과 폭발적 수요를 기대하는 중이에요.

 

물론 HBM 생산 공정이 워낙 어렵고, 수율과 단가 이슈가 남아있지만, 향후 빅 테크 기업들의 수요가 기하급수적으로 증가한다면 HBM 사업은 메모리 업체들의 새 먹거리로 확고히 자리 잡게 될 전망입니다. 최근 엔비디아의 GPU·AI 가속기에 HBM 탑재량이 늘어나는 추세가 이를 잘 보여주죠.

 

결국 2023년 이후 메모리 시장을 이야기할 때, 단순히 D램·낸드 가격 변동만을 보는 시대는 지났습니다. HBM과 같은 고대역폭·고부가가치 메모리가 어디까지 확장할지, 그리고 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 중 누가 시장 주도권을 쥐게 될지가 업계 최대 관전 포인트가 되겠죠. 여러분도 관심 있게 지켜보시면, 반도체와 AI가 만들어갈 미래에 조금 더 앞서갈 수 있을 거라 믿습니다.