HBM으로 AI를 이끄는 SK하이닉스

SK 하이닉스가 충북 청주 낸드 생산기지에 20조 원을 투자해 D램 공장을 짓기 위해 투자한다고 밝혔습니다. 이미 낸드 공장을 짓기 위한 터파기 공사가 완료되어 건물을 짓고 장비만 들여오면 바로 생산이 가능한 상황에서 D램으로 생산기지 전환을 발표한 것입니다. 왜 이러한 선택을 했을까요?

이는 AI 반도체에 필수적인 고대역폭메모리(HBM)는 D램을 쌓아 만들기 때문입니다. 즉, 수요가 폭발하는 고대역폭메모리에 대응하기 위해 재빨리 생산 전략을 바꾼 것이라고 할 수 있습니다. AI반도체에 HBM과 DDR5와 같은 고성능, 고부가가치의 D램은 필수적입니다. SK하이닉스는 고대역폭메모리 관련 매출이 5년간 연평균 최소 40%에서 최대 60% 이상 증가할 것으로 예상하고 있습니다. 현재 HBM을 활용해 AI 가속기(데이터 학습과 추론이 가능한 반도체)를 제작하는 엔비디아와 같은 회사들은 선급금까지 지급하면서 원활한 공급을 요청하고 있는 상황입니다.

 

SK하이닉스 HBM

일본 닌텐도의 제안으로 SK하이닉스의 HBM 개발이 시작되었습니다. 게임업체인 닌텐도는 그래픽 성능 강화가 필요하였고 AMD와 SK하이닉스에 메모리 대역폭을 늘리자는 제안을 하였습니다. 게임 산업의 성장을 예측하여 그래픽 메모리 개발 중이던 SK하이닉스는 이 제안을 수용하여 HBM 프로젝트가 시작되었습니다. 범용 D램과 다르게 고대역폭메모리는 커스터마이징 제품으로 개발에 필요한 시간과 비용 과다, 과잉 스펙과 발열 등으로 수요가 많지 않았습니다. 실제 몇 년 전만 하더라도 관련 시장은 1조 원도 되지 않았습니다. 하지만 적극적으로 대응으로 2013년 세계 최초의 HBM 개발에 성공하였습니다.

이에 반해 삼성전자는 2015년 2세대 HBM을 먼저 개발하였으나 2019년 관련 연구개발팀을 해체하게 됩니다. 이는 이렇게 빠르게 시장이 성장할 것이라고 예측하지 못한 것뿐 아니라 경영진 판단 미스, 지연된 의사결정 등 다양한 원인이 작용하였습니다. 하지만 올해 다시 삼성전자 내 HBM 전담팀을 신설하였고 12단 HBM3E를 최초로 개발에 성공하면서 추격의 고삐를 죄고 있습니다.

SK하이닉스는 이후 2019년 3세대(HBM2E), 2021년 4세대(HBM3)를 개발하여 2022년 6월 양산과 함께 엔비디아에 독점 공급합니다. 그리고 2023년 8단 24GB HBM3E를 개발하였고 2024년 3월 엔비디아 공급과 함께 시장 점유율을 확대하게 됩니다. HBM3E는 올해 출시 예정인 H200, B100에 탑재될 예정입니다. 이러한 승부수를 통해 2024년 1분기 매출 12조 4,296억 원, 영업이익 2조 8,860억 원을 달성하며 매출은 전년 대비 7조, 영업이익은 6조 원 이상 증가하는 가파른 성장세를 기록하였습니다. 또한 올해 3분기에 12단 HBM3E를 개발 완료하고 고객 인증을 거쳐 내년에 시장에 공급할 예정으로 지속적인 성장과 시장점유율을 확보할 것으로 예상됩니다.

 

앞으로의 HBM 승부

고대역폭메모리가 출시되기 이전 D램은 양산형, 즉 규격화된 형태로 생산 판매되었습니다. 하지만 메타, 구글 등 빅테크 기업들의 목적에 따른 다양한 AI 칩이 개발되면서 앞으로 고객 주문형 HBM 생산이 대세가 될 예정입니다. 이에 따라 HBM 관련 기업들의 개발속도와 생산능력(캐파) 싸움을 계속 격화될 예정으로 제품 성능과 개발 속도에 따라 언제든 1위 기업은 바뀔 수 있을 것으로 보입니다.

현재는 SK하이닉스가 기술력과 시장점유율에서 가장 앞서 가고 있지만, 생산능력(SK하이닉스의 D램 생산은 삼성전자의 약 60~70% 수준)과 패키징까지 한 번에 가능한 턴키(일괄 수주 및 생산)가 가능한 삼성전자가 어떤 전략을 실행하는지에 따라 순위가 바뀔 수 있습니다. 다만, 이번 청주 D램 생산기지 구축으로 이러한 시장의 견해가 일부 바뀔 수도 있습니다. 이외 인텔과 협업 중인 미국 기업 마이크론의 설계 능력 또한 무시할 수 없습니다.

전문가들에 따르면, SK하이닉스가 메모리 시장을 지배할 HBM에 앞서 나가며 삼성전자와 라이벌 관계를 형성했지만, 패키징 기술력 차이로 삼성전자가 조금 더 유리할 것으로 보는 견해도 있습니다. SK하이닉스도 이러한 우려를 알고 있기에 지난달 미국 인디애나 주에 약 5조 3,720억을 투입하여 패키징 공장을 건설한다고 발표하였습니다. 고대역폭메모리 시장 선도를 위한 SK하이닉스의 노력은 계속되고 있습니다.

HBM의 열기가 언제까지 지속될지 알 수는 없습니다. 전문가들은 AI반도체가 고가이고 전력 소모가 많기 때문에 고대역폭메모리 시장은 한계가 있다고 밝히고 있습니다.

 

이상 HBM으로 AI를 이끄는 SK하이닉스에 대해 전해 드렸습니다.

감사합니다.

 

핵심 요약(갤럭시 S23 요약기능) ✔ SK하이닉스는 충북 청주 낸드 생산기지에 20조 원을 투자해 D램 공장을 짓기로 했습니다. ✔ 이는 AI 반도체에 필수적인 고대역폭메모리(HBM)를 D램을 쌓아 만들기 때문입니다. ✔ SK하이닉스는 일본 닌텐도의 제안으로 HBM 개발을 시작했고, 2013년 세계 최초로 HBM 개발에 성공했습니다. ✔ 2019년 3세대(HBM2E), 2021년 4세대(HBM3)를 개발하여 2022년 6월 양산과 함께 엔비디아에 독점 공급합니다. ✔ 올해 3분기에 12단 HBM3E를 개발 완료하고 고객 인증을 거쳐 내년에 시장에 공급할 예정입니다. ✔ 전문가들은 AI 반도체가 고가이고 전력 소모가 많기 때문에 고대역폭메모리 시장은 한계가 있다고 밝히고 있습니다.