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삼성전자, SK하이닉스 등 반도체 업계가 고대역폭메모리(HBM)로 반등을 꿈꾸고 있다. 지난해 시작된 글로벌 반도체 한파에 직격탄을 맞자 고성능·고부가 D램인 HBM을 미래 먹거리로 선정해 얼어붙은 반도체 시장을 녹이겠다는 전략이다.
HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 반도체다. 일종의 D램 다발로 넓은 대역폭과 큰 용량을 특징으로 한다.
이런 HBM은 AI(인공지능) 시장의 성장과 함께 시장에서 주목받고 있다. HBM이 탑재된 그래픽처리장치(GPU)가 AI에 적합하다는 사실이 드러나며, HBM까지 빛을 본 것이다. 특히 지난해 말부터 전세계를 강타한 챗GPT 등 생성형 AI 열풍이 HBM 시장 성장을 앞당겼다. GPU에 대한 주목이 HBM으로 이어진 셈이다.
이에 따라 HBM 시장 역시 확장하는 모양새다. 글로벌 시장조사업체 가트너에 따르면 HBM 시장규모는 지난해 11억달러(약 1조4500억원)에서 2027년 51억7700만달러(약 6조8000억원)으로 연평균 36% 넘게 성장할 것으로 보인다. 우리 반도체 업계가 HBM을 미래 먹거리로 선정하고, 연구개발에 힘을 쏟는 이유다.
현재 HBM은 사실상 한국이 독점하고 있다. 트렌드포스에 따르면 지난해 글로벌 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스가 50%로 1위, 삼성전자가 40%로 2위를 차지했다. 업계에서는 양사가 HBM 시장을 계속해서 양분할 것으로 전망하고 있다.
양사는 HBM 양산과 개발에 총력을 다하는 중이다.
기술력은 시장 리더십을 가진 SK하이닉스가 한발 앞섰다는 평가를 받고 있다. SK하이닉스는 2013년 1세대 HBM을 세계 최초로 개발한 데 이어 2021년에는 4세대 HBM 제품인 HBM3를 최초로 선보였다. 지난 4월에는 세계 최초로 D램 칩 12개를 수직으로 쌓은 24GB(기가바이트) HBM3 신제품을 개발하는 데 성공했다. 내년 상반기에는 5세대 제품인 HBM3E 양산에 돌입하고, 2026년에는 6세대 제품인 HBM4를 양산할 계획이다.
삼성전자의 경우 기존 HBM에 연산 기능을 넣은 칩을 개발하고 있다. 삼성전자는 최근 미국에서 열린 반도체 학술대회 핫칩스 2023에서 HBM-PIM(프로세싱인메모리)의 연구성과를 공개했다. HBM-PIM은 이름처럼 HBM에 PIM 결합한 칩이다. PIM은 하나의 칩 내부에 메모리와 연산기를 집적한 반도체로, 저장만 하던 메모리가 연산까지 가능하게 했다. HBM-PIM은 이런 PIM의 기능을 통해 기존 CPU가 담당하던 일부 연산을 메모리에서 처리해 데이터 이동량을 줄인다. 연구결과에 따르면 HBM-PIM은 기존 HBM 대비 가속기 성능과 전력 효율이 2배 이상 증가할 것으로 관측된다.
또 삼성전자는 GPU와 HBM의 턴키(Turn Key, 일괄생산) 생산체제를 유일하게 구축했다. 턴키는 중앙처리장치(CPU), GPU 등 AI 칩과 HBM을 모두 생산하고 첨단 패키징까지 제공하는 서비스다. 턴키를 이용하는 고객은 시간과 비용 모두 절감할 수 있다.
김동원 KB증권 리서치본부장은 “특히 삼성전자의 HBM 턴키 공급방식은 공급부족 심화의 HBM 시장에서 공급 안정성을 우려하는 고객사들로부터 긍정적 요소로 작용하고 있다”고 밝혔다.
전화평 기자 peace201@viva100.com
