[비즈니스포스트] 삼성전자와 SK하이닉스 등 한국 기업이 장악하고 있는 고대역폭메모리(HBM) 산업 구조를 흔들기 위해 중국과 일본 기업들이 분주히 움직이고 있다.

중국 CXMT는 2027년 5세대 고대역폭메모리(HBM3E)를 생산한다는 목표를 세우고 HBM 생산량을 확대하고 있으며, 일본 소프트뱅크는 인텔과 손잡고 HBM을 대체할 차세대 메모리반도체 개발에 나섰다.

이에 따라 AI용 메모리 반도체 시장을 둘러싼 글로벌 경쟁은 더 치열해질 것으로 전망된다.

4일 반도체 업계 취재를 종합하면 중국 기업들이 AI 칩을 중심으로 한 반도체 자립을 가속화하는 가운데 중국 메모리반도체 기업 CXMT가 중장기적으로 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 사업에 악영향을 미칠 것이란 분석이 나온다.

CXMT는 현재 HBM2를 중심으로 HBM 제품을 양산하고 있는 것으로 파악되며, 2026년 HBM3, 2027년 HBM3E 양산을 목표로 하고 있다. 한국 기업과의 기술 격차를 2년 수준까지 줄이겠다는 것이다.

2024년 말 월 평균 1만 장(웨이퍼 기준)이던 HBM 생산량도 2025년 말 월평균 4만 장, 2026년 8만 장까지 늘어날 것으로 예상된다.

차용호 LS증권 연구원은 “중국 파운드리(위탁생산) SMIC가 이미 7나노 모바일 프로세서(AP) 개발에 성공한 만큼, AI칩 가치사슬(밸류체인) 국산화를 위해 HBM 개발에 속도를 내고 있다”며 “중국의 HBM 기술 발전을 위해서는 D램 전공정 기술이 가장 중요한데,  HBM3 이상 제품 생산을 위해서는 1z(3세대) 공정의 성공이 필수적이기 때문”이라고 말했다.

삼성전자는 HBM3E에 1a(4세대), SK하이닉스는 1b(5세대) D램 공정을 활용했다.

일본은 HBM을 대체할 AI 메모리칩 개발에 나서고 있다.

일본 소프트뱅크는 최근 미국 인텔과 손잡고 새로운 적층형 메모리를 개발하기 위한 회사인 ‘사이메모리(Saimemory)’를 설립했다. 소프트뱅크는 사이메모리에 30억 엔(약 290억 원)을 투자한다.

사이메모리는 기판에 메모리 D램을 쌓아 올릴 때 메모리끼리 잇는 배선 등의 구조를 바꾸는 방식으로 HBM 대비 전력 효율성을 50% 높인 AI 메모리칩을 개발하겠다고 밝혔다. 성공적으로 개발을 진행하면 2027년 시제품을 출시하고 2030년 전에는 양산에 들어갈 것으로 보인다.
  일본과 중국은 오랫동안 메모리반도체 시장에서 존재감이 없었다.

일본은 1980년대까지는 메모리 강국으로 불렸으나, 일본의 마지막 D램 기업 엘피다가 2012년 파산하면서 10년 이상 글로벌 D램 시장은 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론의 3사 과점체제가 유지됐다. 

2016년 설립된 중국 CXMT는 2020년까지 D램 점유율이 0%에 가까운 수준이었다.

하지만 2021년 이후 DDR4를 중심으로 자국 내 점유율을 확대면서 기존 3사를 위협하기 시작했다. 대만 시장조사업체 트렌드포스는 세계 D램 시장에서 CXMT의 점유율이 2025년 3분기 10.1%로, 처음 두자릿수 대에 진입할 것이란 전망을 내놨다.

일본 정부도 메모리반도체 산업 부활을 위해 공적 자금을 투입하는 방안을 검토하고 있다.

중국과 일본 기업들이 가격경쟁력과 신기술로 추격하면서, 현재 한국 기업이 장악한 HBM 산업에 지각변동이 발생할 가능성이 커진 셈이다.

한국 반도체 기업은 6세대 HBM4 개발에 속도를 내 초격차를 확보하는 한편, 새로운 AI 메모리 기술도 선제적으로 개발해 향후에도 메모리반도체 패권을 빼앗기지 않는 데 초점을 맞추고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스는 맞춤형 반도체가 될 HBM4 개발을 올해 하반기에 마칠 것으로 예상된다. 또 엔비디아와 함께 저전력 메모리반도체 모듈인 ‘소캠(SOCAMM)’을 개발하고 있다.

소캠은 LPDDR D램 기반의 탈부착식 D램 모듈로, 기존 저전력 모듈인 LPCAMM, SODIMM과 비교해 데이터 전송 성능이 높고 소비전력이 낮아 ‘제2의 HBM’으로 불린다. 소캠 모듈 1개의 가격은 HBM의 4분의 1 정도가 될 것으로 예상된다.

권석준 성균관대 화학공학부 교수는 지난해 12월 한국투자신탁운용의 ‘ACE 빅테크·반도체 투자 세미나’ 강연에서 “HBM은 기존 컴퓨터 구조 내에서는 가장 빠른 메모리 칩이지만, 이 문제에 완벽한 답이 될 수 없다”며 “예컨대 메모리의 인풋(입력)·아웃풋(출력) 과정을 아예 생략하는 등 다양한 형태의 하이브리드 메모리가 HBM 대안으로 얼마든지 나올 수 있다”고 내다봤다. 나병현 기자