AI 열풍에 HBM 수요 급증…SK하이닉스와 삼성전자, 시장 주도권 놓고 치열한 경쟁

AI 붐으로 인해 SK하이닉스와 삼성전자의 HBM 제품 경쟁이 심화되고 있다. HBM은 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 클라우드 등의 분야에서 필요한 고속-고용량 메모리로, SK하이닉스는 이 분야에서 세계 최초로 상용화에 성공했다. 2분기에는 HBM 제품의 수요가 증가하면서 SK하이닉스의 D램 매출과 시장 점유율이 크게 상승했다.

3일(현지 시간) 시장조사업체 옴디아에 따르면 올해 2분기 전 세계 D램 매출은 107억 달러로 전 분기보다는 15% 늘었으나, 작년 동기보다 57%나 감소했다.
AI 관련 수요가 HBM 제품 및 128GB 이상의 고성능 D램 칩 판매 증가를 이끌며, D램 가격 하락세를 완화시켰다. AI 붐은 올해와 내년 HBM 수요를 50% 이상 성장시킬 것으로 예상되며, 이는 기존 전망치보다 두 배 증가한 수치다. 엔비디아는 AI 붐의 주역으로서 시장 예상을 크게 상회하는 놀라운 실적을 달성하고 있다.

SK하이닉스는 AI 열풍에 힘입어 2분기 D램 매출이 전 분기 대비 49% 증가한 34억 달러를 기록했다. 이는 전 세계 D램 시장의 15% 증가율을 크게 웃도는 성과다. SK하이닉스는 세계 최초로 개발한 HBM을 엔비디아에 독점 공급하면서 D램 시장 점유율을 1분기의 24.7%에서 31.9%로 끌어올렸다. 이로써 SK하이닉스는 마이크론을 제치고 D램 시장 2위 자리를 탈환했다.
삼성전자는 2분기에 D램 매출이 전 분기보다 3% 늘어난 41억 달러를 달성했다. 그러나 D램 시장점유율은 42.8%에서 38.2%로 감소하여 2013년 이후 처음으로 40%를 넘기지 못했다. 삼성전자는 HBM 개발에서 SK하이닉스와의 격차를 줄이기 위해 AI 칩을 개발하고 엔비디아와 AMD에 HBM3를 공급하려고 대규모 투자를 하고 있다.

AI 분야에서 고부가 메모리인 HBM의 수요가 늘면서 SK하이닉스의 2분기 D램 점유율이 30%를 넘어섰다. 삼성전자와의 격차는 10년 만에 최저 수준으로 줄었다. 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM 제품 개발 경쟁을 벌이고 있다.


생성형 AI는 인공지능 기술 중 하나로, 인간의 창의력을 모방하여 새로운 데이터나 콘텐츠를 생성하는 기능을 갖고 있다. 예를 들어, 마이크로소프트와 오픈AI가 공동 개발한 챗봇 GPT는 생성형 AI의 대표적인 사례로, 자연어 처리 분야에서 탁월한 성능을 보여주고 있다. 생성형 AI는 방대한 양의 데이터를 학습하고 처리하기 위해 GPU와 같은 고성능 컴퓨팅 장치가 필요하다. 이때 사용되는 메모리 중 하나가 HBM이다.

HBM(고대역폭 메모리)는 GPU(그래픽 처리 장치)와 같은 고성능 컴퓨팅 장치에 필요한 메모리이다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결하여 데이터 처리 속도를 높이고 전력 소모를 줄이는 제품이다. HBM은 생성형 AI와 같은 데이터 집약적인 작업에 적합하다.

현재 인공지능(AI) 서버용으로 주로 사용되던 HBM이 데이터센터 서버, 고성능 컴퓨팅(HPC) 등으로 수요가 확대되고 있다. HBM은 그래픽 처리 장치(GPU)의 핵심 부품으로, SK하이닉스와 삼성전자가 세계 시장을 양분하고 있다.

SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발한 후 1세대(HBM), 2세대(HBM2), 3세대(HBM2E), 4세대(HBM3)까지 진화했다. SK하이닉스는 현재 4세대 HBM인 HBM3를 엔비디아에 독점 공급하고 있으며, 최근 5세대 제품인 HBM3E 제품을 개발하였으며, 엔비디아에 샘플을 공급해 성능 검사를 진행 중이다. HBM3E는 AI용 D램 칩으로서, HBM3보다 2배 높은 대역폭과 4배 높은 용량을 갖는다절차가 마무리되면 내년 상반기에 양산할 예정이다.

엔비디아는 AI 붐의 주역으로서 놀라운 실적을 달성하고 있다. 지난 5월부터 7월까지 회계연도 2분기에 매출과 주당 순이익은 시장 컨센서스를 각각 20%, 30% 상회했다.

세계 HBM 시장은 삼성전자와 SK하이닉스가 양분하고 있으며 엔비디아, AMD가 수요를 빨아들이고 있다. 엔비디아의 경우 고성능 AI칩인 ‘H100’ 등에 SK하이닉스의 HBM3를 적용 중이다. 삼성전자의 HBM3도 성능 검증을 마치는 대로 탑재할 것으로 알려졌다.


삼성전자는 HBM3 칩 개발에 총력을 기울이고 있다. HBM3 칩은 고성능 컴퓨팅과 인공지능 분야에서 필요한 고속 메모리로, 현재 SK하이닉스가 엔비디아와 AMD에 독점 공급하고 있다.

삼성전자는 지난달 엔비디아에 HBM3 샘플을 공급한 뒤, 4분기부터 정식으로 HBM3를 공급할 예정이라고 밝혔다. 이는 SK하이닉스의 HBM 시장 지배력에 도전하는 움직임이다.

삼성전자는 또한 12나노 공정 기술로 업계 최초로 32기가비트 DDR5 D램을 개발했다. 이 제품은 16기가비트 DDR5 D램보다 용량과 성능 면에서 두 배 크고, 전력 소모량이 약 13% 줄었다. 또한 인공지능 애플리케이션에 최적화된 기능을 가지고 있어, AI 칩 시장에서 우위를 갖는다.

삼성전자는 이번 개발로 SK하이닉스와의 격차를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 더불어 삼성전자는 HBM3 칩 개발도 병행하고 있으며, 내년 초에는 시장에 출시할 예정이라고 밝혔다. 삼성전자는 하반기 5세대 HBM3P 제품을 출하할 계획이다.

SK하이닉스와 삼성전자의 HBM 경쟁은 AI 붐과 고성능 컴퓨팅의 성장에 따라 더욱 치열해질 것으로 보인다. 양사는 HBM 칩 개발과 생산에 대한 투자를 확대하고, AI 칩 시장을 선점하기 위해 노력할 것으로 전망된다.


홍정화 글로벌이코노믹 기자 noja@g-enews.com