요즘 반도체 업계에서 가장 뜨거운 이슈를 꼽으라면 단연 HBM 이야기다. 특히 7세대 HBM인 HBM4E를 두고 삼성전자와 SK하이닉스가 치열한 경쟁을 벌이고 있다는 소식이 들려온다.

업계에 따르면 두 회사 모두 내년 상반기까지 HBM4E 개발을 완료하는 것을 목표로 하고 있다고 한다. 왜 이렇게 서두르는 걸까. 이유는 간단하다. HBM4E가 탑재될 AI 가속기가 2027년에 출시될 예정이라, 내년 하반기에는 품질 검증까지 모두 마쳐야 하기 때문이다.

2027년 HBM 시장은 어떻게 변할까

흥국증권 손인준 연구원의 분석을 보면 HBM 시장의 성장세가 정말 대단하다. 내년에는 전년 대비 77%나 수요가 늘어날 것으로 보이고, 2027년에도 68%의 높은 성장률을 기록할 전망이다.

여기서 주목할 부분은 2027년 HBM 전체 수요량 중 40%를 HBM4E가 차지할 것이라는 예측이다. 불과 2년 후면 HBM4E가 시장의 주력 제품이 된다는 의미다. 그러니 삼성전자와 SK하이닉스가 개발에 속도를 낼 수밖에 없는 상황이다.

HBM4E는 엔비디아의 차세대 AI 플랫폼인 루빈 플랫폼, 특히 최상위 버전인 R300 같은 제품에 들어갈 예정이다. 글로벌 빅테크 기업들이 만드는 인공지능 가속기의 핵심 부품이 되는 셈이다.

SK하이닉스는 이미 한 발 앞서갔다

지금까지 HBM 시장은 솔직히 SK하이닉스의 독무대였다고 해도 과언이 아니다. 특히 HBM4 시장에서는 확실하게 선두를 차지했다.

SK하이닉스는 엔비디아와 HBM4 공급 물량에 대한 협상을 메모리 반도체 회사들 중에서 가장 먼저 마무리했다. 엔비디아 루빈 플랫폼에 들어가는 HBM4 초도 물량의 상당 부분을 SK하이닉스가 공급하게 될 것으로 알려져 있다.

삼성전자도 엔비디아의 HBM4 공급망에 들어갔다는 얘기가 나오긴 했지만, 아직 공급 협상이 진행 중이라고 한다. 적어도 HBM4까지는 SK하이닉스가 확실한 우위를 점하고 있는 셈이다.

삼성전자의 반격 카드, 맞춤형 HBM

그런데 HBM4E부터는 상황이 달라질 수 있다는 분석이 나온다. 바로 맞춤형 HBM 시장이 본격적으로 열리기 때문이다.

지금까지 HBM은 정해진 규격에 맞춰서 제품을 만들어 공급하는 방식이 주를 이뤘다. 하지만 HBM4E부터는 고객사가 원하는 방식으로 핵심 부품을 설계해서 공급하는 맞춤형 제품 시장이 커질 것으로 보인다.

맞춤형 HBM을 만들려면 두 가지 능력이 필요하다. 하나는 고객이 원하는 형태로 제품을 설계하는 능력이고, 다른 하나는 파운드리 공정 역량이다. 여기서 삼성전자의 강점이 드러난다.

삼성전자는 이 두 가지 역량을 모두 갖춘 회사다. 메모리 반도체도 만들고 파운드리 사업도 하는 유일한 기업이다. 이미 HBM4부터 로직 다이에 자사 파운드리 공정을 적용하면서 경험을 쌓아왔다.

로직 다이는 HBM의 두뇌 역할을 하는 부품이다. 이걸 고객사가 원하는 방식으로 설계하고 제조할 수 있다는 건 큰 경쟁력이 될 수 있다.

왜 맞춤형 HBM이 중요해졌을까

구글, 아마존, 메타 같은 글로벌 빅테크 기업들이 자체 AI 가속기를 개발하고 있다. 각자 필요한 성능과 특성이 다르다 보니, 자기들에게 딱 맞는 HBM을 원하는 것이다.

반도체 업계 관계자의 말을 빌리면, HBM4E 시장까지는 엔비디아와 관계가 돈독한 SK하이닉스가 여전히 선두를 지킬 가능성이 높다고 한다. 하지만 맞춤형 제품에 대한 수요가 다양해지면서, 파운드리 공정 역량과 생산 능력을 갖춘 삼성전자가 유리한 측면도 있어서 시장이 재편될 가능성도 있다는 것이다.

마이크론도 가만히 있지 않는다

3위 업체인 마이크론도 HBM4E 시장을 노리고 있다. 마이크론은 TSMC와 협력을 추진하고 있다고 밝혔다.

마이크론은 원래 HBM4에서 자사 첨단 D램 공정을 썼다. 그런데 고객 수요를 충족하고 제품 성능을 높이려면 파운드리 첨단 공정이 필요하다고 판단한 것 같다. SK하이닉스도 HBM4부터 TSMC 파운드리 공정을 로직 다이 제조에 적용하고 있다.

결국 파운드리 첨단 공정의 중요성이 점점 커지고 있다는 얘기다.

2년 후 HBM 시장의 주인공은 누가 될까

2027년이 되면 HBM4E가 전체 HBM 수요의 40%를 차지할 것으로 보인다. 연평균 60% 이상 성장하는 엄청난 시장이다.

시장도 범용 제품과 맞춤형 제품으로 나뉘면서 더 다양해질 전망이다. 고객사마다 원하는 게 다르니까 맞춤형 솔루션에 대한 수요도 계속 늘어날 것이다.

SK하이닉스는 엔비디아와의 탄탄한 관계를 바탕으로 시장 선도 지위를 지키려 하고 있다. 삼성전자는 맞춤형 시장에서 자신들의 파운드리 역량을 활용해 반격할 준비를 하고 있다.

누가 최종 승자가 될지는 앞으로 2년간의 기술 개발과 고객 확보 경쟁에 달려 있다. 확실한 건 HBM 시장이 폭발적으로 성장하면서 한국 메모리 반도체 산업의 미래가 밝다는 것이다.

내년 상반기 HBM4E 개발이 완료되고, 하반기 품질 검증을 거쳐, 2027년 본격적으로 시장에 나올 HBM4E. 과연 어떤 회사가 이 시장을 주도하게 될지 지켜보는 것도 흥미로울 것 같다.

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