AI 시대 활짝, 고성능 메모리가 뜬다…삼성·SK 경쟁력은

인공지능(AI) 시대가 본격적으로 개막하면서 국내 반도체 업계 경쟁력에 대한 관심도 높아지고 있다. 독보적인 기술력으로 메모리 시장 리더십을 더 확대할 것으로 기대된다.

29일 트렌드포스에 따르면 지난해 HBM(고대역폭 메모리) 시장 점유율은 SK하이닉스 점유율이 50%, 삼성전자가 40%였다. 마이크론은 10%에 불과했다.

HBM은 D램을 여러개 쌓아 만드는 제품이다. 고용량을 구현하면서 대역폭이 높고 지연 시간도 적어 고성능 그래픽카드와 서버 등에 주로 탑재된다.

HBM 시장 규모는 AI 서버 시장 확대로 빠르게 성장할 전망이다. 트렌드포스는 D램이 일반 서버에는 500~600GB, AI서버에는 1.2~1.7TB로 2배에서 3배 가량 많이 필요하다고 분석했다. 미래 AI 서버에는 2.2~2.7TB로 더 늘어난다. 여기에 AI서버 출하량은 전년과 비교해 올해에 15.4%, 앞으로도 10% 이상 고속 성장할 것으로 내다봤다.

HBM 시장을 주도하는 회사는 바로 SK하이닉스다. 2013년 AMD와 처음 HBM을 개발했고, HBM3를 양산하는 곳도 유일하다. 최근에는 처음으로 D램을 8단에서 12단으로 쌓아올려 용량을 50% 늘린 24GB로 늘리면서도 높이를 그대로 유지한 HBM3까지 양산에 성공했다.

하반기에는 HBM3E를 양산할 계획도 내놓은데 더해, 일찌감치 HBM4 개발을 본격화하며 '초격차'도 시작했다. 다음달 2일까지 채용 포털을 통해 진행 중인 경력직 채용 공고에는 주요 수행 업무에 'HBM4 베이스 다이 디지털 온 탑 설계'를 제시했다.

삼성전자는 HBM2E를 주력으로, 하반기에서야 HBM3P(플러스)를 양산할 계획이다. 대신 다양한 새로운 기술을 현실화하며 더 미래를 조준하는 모양새다. 생각하는 메모리, PIM(지능형 메모리)가 대표적이다.

PIM은 메모리에 연산을 하는 반도체를 넣어 만든다. 메모리가 데이터를 저장하고 옮기는 작업을 효율화해 속도를 극대화해준다. 2021년 삼성전자가 최초 개발했다. 당시에는 아주 간단한 연산만 가능했지만, 꾸준히 연구를 거듭하며 기능을 고도화할 예정이다.

PIM 기술은 미래 메모리에는 필수 요소로 평가받는다. 반도체가 물리적인 한계에 맞딱뜨린 데다가, 친환경성도 중요해지면서 효율화가 중요 과제로 떠올랐기 때문. 삼성전자 뿐 아니라 다른 메모리 업체들도 PIM 기술을 도입하려는 움직임을 보인다.

HBM에 가장 큰 단점인 높은 가격을 보완할 기술도 준비해놨다. 바로 GDDR6W다. HBM과 달리 수평으로 D램을 쌓는 방식으로, 삼성전자는 FOWLP(팬아웃웨이퍼레벨패키지)를 활용해 기판 대신 D램을 더 넣는 방식으로 성능을 크게 높였다.

GDDR6W는 HBM2E와 성능이 비슷하면서도 더 저렴하다. PC용 그래픽카드나 고성능 노트북, 미래 가상현실 헤드셋 등에 활용될 것으로 기대된다. 종전까지 마이크론 GDDR6X가 주도하던 시장을 뺏는 것이다. AMD 등 업체와 협력을 논의 중으로 알려졌다.