SK하이닉스 또 ‘세계 최초’…메모리반도체 기술력 선도

초고성능 5세대 'HBM3E' 개발 성공
속도·용량·발열 제어 현존 최고 수준
AI용 GPU 강자 美 엔비디아와 밀착
내년 상반기 양산·공급 위한 검증 진행
2013년 1세대 개발 이후 선두자리 지켜

SK하이닉스가 한발 앞선 5세대 고대역폭메모리(HBM) 개발로 AI 반도체 절대강자인 미국 '엔비디아'와의 동맹을 강화한다. 가장 좋은 부품을 써 가장 좋은 성능의 칩을 내놔야 하는 퍼스트무버 '엔비디아'로선 SK하이닉스의 세계 최초 기술력을 탑재할 수 밖에 없을 것이란 시각이 지배적이다.

21일 반도체업계에 따르면 지난 2013년 세계 최초 HBM 1세대 개발에 성공한 SK하이닉스가 5세대를 내놓는 데까지 걸린 시간은 꼭 10년이다. 여전히 SK가 세계 최초 타이틀을 유지하면서 시장 장악력과 기술력을 주도 하고 있는 것으로 업계는 이해하고 있다.

내년 상반기에 양산을 시작하는 5세대 HBM 'HBM3E'는 엔비디아에 우선 공급을 위해 성능 검증 절차를 진행하고 있다. HBM이 GPU와 결합해 쓰이기 때문에 성능 평가는 출시 전 필수적인 과정이다. 메모리반도체 제조사로선 고객사들에게 기술력을 입증하는 중요 관문이기도 하다. 성능 검증을 마칠 경우 HBM3E은 엔비디아에 내년 상반기 본격적으로 공급된다.

HBM3E은 엔비디아의 슈퍼 GPU인 'GH200 그레이스 호퍼 슈퍼칩'에 탑재될 것으로 전망된다. GH200은 엔비디아의 최고급 AI 칩인 H100과 같은 그래픽처리장치(GPU)와 72코어 암(ARM) 기반의 프로세서(CPU)를 결합했고, 고대역폭 메모리 HBM3e가 탑재된다. 내년 2분기 양산을 앞두고 있다.

앞서 SK하이닉스는 지난해부터 엔비디아의 'H100'과 'H800' 등에 3세대 HBM(HBM3)를 납품하고 있다. 업계 관계자는 "SK하이닉스는 HBM3를 전세계에서 유일하게 양산하고 있고, 엔디비아 H100에 단독 공급하고 있다"고 설명했다. H100은 가장 최신 규격으로, 최근 물량 주문이 쏟아지는 것으로 전해진다. 챗GPT 개발사인 오픈AI가 최근 출시한 대규모 언어모델(LLM) 'GPT-4'에도 엔비디아의 H100 칩이 1만여개 들어갔다.

엔비디아의 차세대 GPU에도 SK하이닉스의 HBM이 탑재되면서 양사의 협력 관계는 더욱 공고해졌다. 또한 SK하이닉스는 HBM3E에 대한 속도감 있는 개발을 바탕으로 엔비디아 칩 탑재 시장의 주도권을 유지할 것으로 전망된다.

엔비디아는 세계 AI용 GPU 시장의 90% 이상을 차지한 절대강자다. 시장조사업체 가트너는 올해 AI 반도체 시장이 553억달러(약 74조원) 규모가 될 것으로 예측했다. 2027년에는 1120억달러(약 150조원)에 이를 것으로 전망된다. AI열풍에 엔비디아는 지난달 30일 반도체 기업으로서는 사상 처음으로 시가총액 1조달러를 달성하기도 했다.

SK하이닉스가 개발 중인 HBM은 현재 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E)-6세대(HBM4) 순의 제품명으로 개발되고 있다. 제품의 세대가 높아질수록, 칩의 대역폭이 커져 속도가 더 빨라질 수 있고, 메모리 용량도 더 높아진다. .

SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발한 후 시장 선두 자리를 지켜왔다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 기준 HBM 글로벌 시장점유율은 SK하이닉스가 50%, 삼성전자가 40%, 마이크론이 10%였다.

지난해 하반기부터 불황 직격탄을 맞은 국내 메모리반도체 업체로서도 HBM은 놓칠 수 없는 시장이다. 고부가가치, 고수익 제품으로 수익성을 꾀해야 하기 때문이다. HBM의 가격은 일반 D램보다 2~3배 높은데, AI 반도체 열풍이 불면서 최근엔 5배까지 오르기도 했다. 현재로선 D램 시장에서 차지하는 비중이 적지만 성장 가능성은 크다. 트렌드포스는 HBM 시장 규모가 올해부터 2025년까지 연평균 최대 45% 이상 성장할 것이라고 봤다.

HBM 등 고부가 D램을 중심으로 최근 메모리 시장이 다시 활기를 되찾으면서 SK하이닉스와 삼성전자 등 국내 기업들의 실적 개선에 대한 기대감도 커지고 있다. 채민숙 한국투자증권 연구원은 "AI가 발전할수록 고부가가치 메모리의 중요도가 상승하면서 반도체 기업의 가치도 동반 성장할 것"이라고 설명했다.

SK하이닉스는 "당사는 HBM3를 독점적으로 양산해온 경험을 바탕으로 세계 최고 성능이 구현된 확장 버전인 HBM3E를 개발하는 데 성공했다"며 "업계 최대 HBM 공급 경험과 양산 성숙도를 토대로 내년 상반기부터 HBM3E 양산에 들어가 AI용 메모리 시장에서 독보적인 지위를 확고히 하겠다"고 강조했다.