5세대 HBM 패권전쟁…삼성·SK, 양산시기·매출·기술 신경전

[이천=이데일리 조민정 기자] 인공지능(AI)발 반도체 호황기가 도래하면서 고대역폭메모리(HBM) 패권을 차지하기 위한 전쟁이 본격화하고 있다. 올해 양산할 5세대 HBM3E 12단 제품이 승부처로 떠오르면서 선두 SK하이닉스와 추격자 삼성전자의 신경전이 팽팽하게 이어지고 있다.

(왼쪽부터) 김주선 사장(AI Infra 담당), 곽노정 대표이사 사장, 안현 부사장(N-S Committee 담당), 김우현 부사장(CFO).(사진=SK하이닉스)

HBM3E 12단 ‘승부처’로…‘MR-MUF’ 독자 기술

곽노정 SK하이닉스 사장은 2일 경기 이천 본사에서 기자간담회를 열고 “HBM3E 12단 제품을 이번달 (고객사에) 샘플로 제공하고 올해 3분기에는 양산이 가능하도록 준비하고 있다”고 말했다. 이는 당초 내년으로 잡았던 양산 시기를 앞당긴 것이다. 삼성전자가 업계 최초로 개발한 HBM3E 12단 제품을 2분기 양산하겠다고 밝힌 지 이틀 만에 나온 발표다. 삼성전자의 만만치 않은 추격을 의식하고 있다는 해석이 가능하다.

SK하이닉스는 현재 HBM 시장의 주도권을 잡고 있다. 4세대 HBM3을 ‘큰 손’ 엔비디아에 사실상 독점 공급하면서다. 곽 사장이 이날 밝힌 누적 매출과 수주 물량 등은 삼성전자를 앞섰다. SK하이닉스는 2016~2024년 HBM 매출은 130억~170억달러라고 밝혔다. 같은 기간 삼성전자의 누적 매출 100억달러(약 13조8000억원)를 웃돌았다.

SK하이닉스는 아울러 HBM 물량이 올해와 내년 모두 ‘솔드아웃’(sold out·완판) 됐다고 강조했다. HBM의 경우 기존 메모리 반도체와 달리 미리 고객에게 주문을 받은 뒤 제품을 생산하는 방식이다. 솔드아웃 됐다는 것은 가능한 공급량만큼 고객사로부터 ‘선주문’을 모두 받았다는 의미다.

곽 사장은 “올해 늘어나는 당사의 HBM 공급 물량은 과거 메모리와 다르게 고객들과 협의를 완료한 상황으로 고객사 수요에 맞춰 공급량을 늘리고 있다”며 “최근 CSP(클라우드 서비스 제공업체) 업체들이 AI 서버 투자를 확대하고 있고 AI 서비스 품질 개선을 위한 추가 수요도 예상된다”고 설명했다.

(왼쪽부터) 류병훈 부사장(미래전략 담당), 최우진 부사장(P&T 담당), 김영식 부사장(제조기술 담당), 김주선 사장(AI Infra 담당), 곽노정 대표이사 사장, 안현 부사장(N-S Committee 담당), 김우현 부사장(CFO), 김종환 부사장(D램개발 담당).(사진=SK하이닉스)

美팹, ‘HBM4’ 생산기지…인프라까지 쥔다

SK하이닉스는 자사의 HBM 독자 기술인 ‘어드밴스드 MR-MUF’ 역시 강조했다. MR-MUF는 우선 D램을 쌓은 뒤 한 번에 오븐과 같은 장비에 넣고 굽는 식이다. 삼성전자와 마이크론이 도입한 ‘어드밴스드 TC-NCF’ 기술과는 다르다. 삼성전자는 칩 사이에 얇은 비전도성 필름(NCF)을 넣은 뒤 열로 압착하는 이같은 방식으로 HBM을 만든다. 업계에서는 MR-MUF가 TC-NCF 방식보다 공정 시간을 줄이고 대량 생산에 유리해 생산성이 높다는 평가가 많다.

다만 MR-MUF는 10단 이상 고층에서 ‘휨 현상’이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이에 SK하이닉스는 신규 보호재 적용으로 이를 해결했다고 밝혔다. 최우진 SK하이닉스 P&T 담당 부사장은 “어드밴스드 MR-MUF는 고단 적층에 가장 적합한 솔루션”이라며 “16단까지 순조롭게 기술을 개발하고 있고 HBM4까지 적용해 16단 제품을 구현할 것”이라고 했다.

그러나 삼성전자의 반격 역시 만만치 않다. 경계현 삼성전자 반도체(DS)부문장 사장은 최근 사내 경영 현황 설명회를 통해 “AI 초기 시장에서 승리하지 못했다”고 인정하면서도 “우리가 가진 역량을 잘 결집하면 2라운드는 충분히 승리할 수 있다”고 강조했다. 삼성전자는 SK하이닉스 독점을 깨고 HBM3E 12단 제품을 하반기 중으로 엔비디아에 납품할 것으로 알려졌다. 엔비디아가 출시 예정인 ‘블랙웰’ 기반 차세대 AI 칩인 ‘B100’에 탑재될 것으로 보인다.

두 회사는 모두 가파르게 늘어나는 HBM 수요를 잡기 위해 생산능력(캐파)을 대폭 확대할 예정이다. 곽 사장은 “미래 메모리 수요에 대응하기 위해 청주 신공장과 용인 클러스터 등 국내는 물론이고 미국 인디애나 공장 투자로 생산 역량을 적기에 확충할 계획”이라고 했다. 경 사장 역시 “(AI로 인해) 지난해부터 새로운 기회가 시작되고 있다”며 “삼성전자는 그 기회를 놓치지 않을 것”이라고 했다