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삼성전자 평택캠퍼스 전경 (삼성전자 제공)

[뉴스21 통신=추현욱 ]세계 반도체 시장이 7년 만에 슈퍼사이클 초입에 들어섰다. 메모리 반도체 가격이 치솟고 글로벌 고객사 주문이 몰리며 국내 반도체 양강인 삼성전자와 SK하이닉스 모두 ‘행복한 미소’를 짓는다. 

두 회사 모두 실적과 주가가 날로 상승세다. 지난 10월 2일 삼성전자는 주가 9만원대를 돌파했고 SK하이닉스는 사상 처음 40만원을 찍었다. 

무엇보다 이번 슈퍼사이클에서는 삼성전자를 주목하는 시선이 많다. 

그동안 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 SK하이닉스에 밀려 체면을 구겼던 삼성전자는 선단 공정 수율에 사활을 걸고 ‘권토중래’를 벼른다.

HBM4로 반전 노리는 삼성. ..비교우위 범용 D램도 ‘활활’

증권가와 반도체 업계에서 삼성전자의 반전을 기대하는 요인은 크게 3가지다. 주도권을 내줬던 HBM 사업에서 SK하이닉스를 바짝 쫓고 있고 부진을 면치 못했던 파운드리 분야도 활로를 뚫었다. 삼성전자가 강점을 지닌 범용 D램 시장도 상승세를 탔다.

첫째, SK하이닉스에 밀려 좀처럼 힘을 쓰지 못했던 삼성전자 HBM4 시대를 맞아 반전을 노린다. 엔비디아는 2026년부터 자사 GPU 칩에 6세대 HBM, 이른바 HBM4 도입을 계획 중이다. 이에 맞춰 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등 D램 업체에 성능을 대거 높인 칩 개발을 요구하고 있다.

삼성전자는 HBM 두뇌 역할을 하는 ‘로직 다이(Die)’와 D램을 쌓아 만든 몸통 역할을 맡는 ‘코어 다이’ 생산 기술력에서 타사를 앞서고 있다는 평가다. 삼성전자는 HBM4 ‘로직 다이’는 자사 파운드리 4㎚(나노미터·10억분의 1미터) 공정을 활용하고 D램(코어 다이)은 1c D램(6세대 D램)을 쓰기로 했다.

로직 다이는 HBM4에서 처음 적용되는 개념이다. HBM에는 가장 밑단에 GPU와 연결 역할을 맡는 ‘베이스 다이’가 들어간다. 기존에는 통로에 불과했지만, HBM4로 넘어오면서 ‘로직 공정’이 추가됐다. 이전 세대보다 월등한 고속·고용량 성능을 구현하려면 베이스 다이가 기존 HBM처럼 단순히 D램 칩과 GPU를 연결하는 역할을 넘어 연산 등 시스템반도체 기능을 수행해야 한다. 이런 베이스 다이는 기존 D램 공정으로는 제작이 어렵다. 고객사 요구에 맞춰야 대량 생산이 아닌 맞춤형으로 제작해야 한다.

현재 삼성전자의 HBM 라이벌 마이크론은 파운드리 공정 확보에 실패, 자체 D램 공정을 활용할 계획이다. 이 때문에 엔비디아의 요구 수준에 미치는 제품을 만드는 데 애를 먹는 것으로 알려진다. 삼성전자보다 한 발 앞서 있는 SK하이닉스도 우세를 점치기 힘들다. SK하이닉스는 TSMC 12㎚ 파운드리 공정을 이용해 로직 다이를 생산할 계획이다. 삼성전자는 자사 파운드리에서 4㎚ 공정을 활용한다. 4㎚ 공정이 12㎚보다 더 미세한 작업이 가능해 업계에서는 삼성전자 우세를 점친다.

코어 다이에서도 삼성전자가 앞선다. 경쟁사보다 앞선 6세대 1c D램 공정을 통해 HBM4를 제작한다. 추후 삼성 평택캠퍼스 4공장(P4)이 완공되면 생산량은 더욱 증가할 전망이다. 반면, SK하이닉스와 마이크론은 5세대 1b D램 공정을 활용한다. D램은 세대가 높아질수록 성능과 전력 효율이 향상된다.

 엔비디아는 블랙웰 AI 가속기 시리즈 후속작 ‘루빈’ 공개를 앞두고 성능 확대에 속도를 내고 있다. 최근 삼성전자 등에 “HBM4 데이터 처리 속도를 10~11Gbps로 높여달라”고 요청한 것으로 알려진다. D램 선단공정부터 파운드리까지 수직계열화를 갖춘 삼성전자에 유리한 판이 깔렸다는 평가다.

둘째, 막대한 적자로 속을 썩이던 삼성전자 파운드리 부문도 분위기가 달라졌다. AI 수혜와 미국 빅테크 러브콜이 이어지면서다. 삼성전자 파운드리는 테슬라와 22조원 규모 AI 칩 파운드리 계약을 체결한 데 이어, 애플의 이미지센서용 칩 수주도 성공했다. 오픈AI와의 협업도 가시화했다. 지난 10월 1일 이재용 삼성전자 회장은 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)와 회동을 가졌다. 이날 회동에서는 오픈AI와 소프트뱅크가 합작해 투자하는 대규모 AI 인프라 프로젝트 ‘스타게이트’에 삼성전자가 동참하는 방안을 논의한 것으로 알려졌다. 오픈AI가 데이터센터에 탑재할 AI 칩을 삼성전자에 맡길 가능성도 열렸다. 테슬라, 애플에 이어 오픈AI 물량까지 수주한다면, TSMC에 뒤처진 삼성 파운드리 현 상황을 어느 정도 회복할 수 있다.

마지막으로 삼성전자가 확고부동한 비교우위를 갖춘 범용 D램·낸드플래시 시장 부활이다. 최근 AI 기술은 학습 단계서 ‘추론’으로 넘어왔다. 추론은 학습 대비 많은 데이터를 처리해야 한다. 이를 위해 AI 업체들이 데이터용, 서버용 D램을 빠르게 사들이기 시작하면서 현재 시장은 D램 공급 부족 상태에 접어들었다. 시장조사 업체 D램익스체인지에 따르면, 범용 D램 제품인 DDR4 8Gb와 DDR5 16Gb의 현물 평균 가격은 9월 연중 최고치를 기록했다.

한편, 반도체 업계에서는 범용 메모리에서 창신메모리와 삼성전자간 기술 격차가 1.5년 이하로 좁혀졌다고 평가한다. 낸드 역시 중국 선두권 업체와 삼성전자, SK하이닉스 간 격차가 1년 이내로 줄었다는 게 대체적인 시각이다. 이런 가운데 창신메모리는 지난 7월 중국 증권감독관리위원회에 상장 지도 등록을 하고 기업공개(IPO)를 추진 중이다. 성공적으로 상장할 경우 중국 주식 시장에 상장하는 첫 메모리 기업이 된다.