AI가 이끄는 반도체 회복…삼성·SK, 수혜 극대화 노린다

[이데일리 김응열 최영지 기자] 인공지능(AI) 호재 덕에 메모리 반도체 회복에 속도가 붙고 있다. SK하이닉스(000660)가 지난해 4분기 전사 흑자를 낸 데 이어 삼성전자(005930)도 같은 기간 D램 흑자 전환에 성공하면서 성장 기대감을 키우고 있다. 두 회사는 레거시(구형) 메모리 감산을 이어가면서도 AI향 반도체 기술 개발에 힘쓰며 AI 수혜 극대화에 힘쓰겠다는 구상이다.

삼성전자 평택 반도체 공장. (사진=삼성전자)

SK 이어 삼성도 D램 흑자 전환

31일 지난해 4분기 확정실적을 공개한 삼성전자가 D램 흑자 전환에 성공한 건 고대역폭메모리(HBM)와 DDR5 등 선단 공정 제품 확대에 집중한 영향이 크다.

AI 서버 수요가 증가와 더불어 감산 효과 및 메모리 가격 인상 전 고객사들의 재고 비축 수요로 D램 재고가 대폭 줄었다는 게 삼성전자의 설명이다. 이는 메모리 가격 상승으로 이어지고 있다. D램익스체인지 집계 결과 PC향 DDR4 8Gb 제품의 이달 평균 고정거래가격은 지난해 12월 대비 9.09% 오른 1.8달러를 기록했고 메모리카드 및 USB향 범용 낸드 128Gb 제품도 4.72달러로 8.87% 상승했다.

삼성전자는 구체적인 D램 흑자 규모는 밝히지 않았다. 다만 D램 흑자 덕에 반도체 담당 DS부문의 적자 규모는 확연히 줄었다. 낸드플래시는 아직 손실이 이어지는 것으로 보인다.

앞서 실적을 공개한 SK하이닉스도 지난해 3분기에 이미 D램 흑자를 올린 뒤 같은 해 4분기 전사 흑자 전환에 성공했다. SK하이닉스는 지난해 4분기 3460억원의 영업이익을 써냈다.

SK하이닉스의 HBM3 제품. (사진=SK하이닉스)

AI발 메모리 회복의 효과는 점점 커질 전망이다. 삼성전자는 올 1분기 메모리 사업의 흑자도 기대하고 있다. 낸드 적자 속에 D램 사업의 이익이 손실을 상쇄할 정도로 늘어날 것이란 관측이다. SK하이닉스 역시 분기별 전사 차원의 이익이 지속할 전망이다.

김형준 차세대지능형반도체사업단장(서울대 명예교수)은 “아직 낸드가 살아날 조짐은 보이지 않는다”며 “반면 D램은 이익이 계속 커질 것”이라고 내다봤다.

업계와 전문가들은 올해 세계적인 기술 트렌드가 AI로 모이면서 AI발(發) 반도체 수혜가 점점 더 확대될 것으로 봤다. 그래픽처리장치(GPU) 등 AI 반도체에는 학습을 위한 고용량·고성능의 메모리가 필요한 만큼 HBM과 DDR5 같은 선단 공정의 메모리 수요가 폭발적으로 증가할 수 있다는 진단이다.

이종환 상명대 시스템반도체공학과 교수는 “AI 반도체를 한다는 건 메모리도 필요하다는 얘기”라며 “HBM 수요가 폭발할 가능성이 크다”고 설명했다.

AI발 수혜 커진다…“메모리·비메모리 모두 기회”

AI발 수혜는 SK하이닉스의 경우 메모리에 쏠릴 전망이다. 파운드리(반도체 위탁생산)와 시스템LSI 등 비메모리 반도체까지 담당하는 삼성전자는 AI 반도체 물량을 확보할 길도 열려 있다. 챗GPT 개발사 오픈AI의 샘 올트먼 최고경영자(CEO)가 이달 삼성전자 경영진을 만나는 등 엔비디아에 집중된 AI 반도체 생산망을 바꾸려 하고 있기 때문이다.

샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO). (사진=AFP)

협력 여부에 관한 결론이 나지는 않았으나 업계 안팎에선 삼성전자가 오픈AI의 물량을 확보할 가능성이 클 것으로 본다. TSMC는 엔비디아에 이미 납품을 하고 있어 오픈AI가 원하는 만큼의 물량을 공급하기 어려울 수 있다.

전문가들은 AI 시대에 제대로 올라타려면 고객사를 유인할 기술 경쟁력에 매진해야 한다고 강조했다. 고성능의 반도체를 안정적인 수율로 저렴한 가격에 공급할 수 있어야 한다는 것이다.

삼성·SK, AI 시대 발맞춰 기술 개발 집중

삼성전자와 SK하이닉스는 AI향 반도체 주도권을 강화하기 위해 기술 개발에 집중한다는 방침이다. 삼성전자는 HBM이 고객맞춤형 성격을 띠는 만큼 자사의 파운드리와 시너지를 낼 수 있다고 강조했다. 삼성전자 관계자는 “HBM 표준제품뿐 아니라 고객맞춤형 커스텀 HBM도 개발 중”이라며 “시스템반도체와의 협업이 중요해지는 만큼 유관 사업부와 함께 시장을 선도할 것”이라고 언급했다.

SK하이닉스는 차세대 D램과 400단 이상의 낸드를 구현할 하이브리드 본딩 기술에 집중한다. 하이브리드 본딩은 기존 칩 연결에 활용되던 범프를 쓰지 않고 칩과 웨이퍼의 구리 배선을 직접 붙이는 기술이다. 패키지 두께를 최소화하는 데에 유리하다.

김춘환 SK하이닉스 부사장은 서울 코엑스에서 열린 ‘세미콘 코리아 2024’에 기조연설자로 참가해 “차세대 HBM과 D램, 낸드 분야에서 하이브리드 본딩이 게임 체인저로 급부상하고 있다”며 “3D D램에 하이브리드 본딩을 접목하는 연구개발이 진행 중이고 400단급 낸드도 하이브리드 본딩 기술로 경제성 및 양산성을 높인 차세대 플랫폼을 개발하고 있다”고 말했다.