삼성전자와 SK하이닉스, HBM 기술을 매개로 한 치열한 경쟁과 미래 전망

1. 요약

• 최근 인공지능(AI) 시장의 급성장과 함께 고대역폭메모리(HBM) 기술은 그 중요성이 더욱 두드러지고 있습니다. HBM 기술은 메모리 칩을 수직으로 적층하여 데이터 처리 속도를 극대화하는 혁신적인 기술로, 현대의 데이터 중심 사회에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있습니다. 특히, HBM은 높은 데이터 전송 속도와 낮은 전력 소모를 자랑하여, AI 연산 및 대규모 데이터 처리를 지원하는 데 중요한 역할을 합니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM 시장에서의 지배력을 놓고 치열한 경쟁을 펼치고 있으며, 이는 반도체 산업 전반에 큰 영향을 미치고 있습니다.

• HBM 기술의 발전은 인공지능(AI) 메모리 시장의 구조적 변화를 이끌고 있으며, 이에 따라 삼성전자와 SK하이닉스는 각각의 전략을 마련하여 경쟁에서 우위를 점하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 데이터 센터의 지속적인 성장과 더불어 HBM의 필요성이 증가함에 따라, 향후 HBM 시장은 더욱 복잡하고 경쟁이 치열해질 것으로 전망됩니다. 이러한 상황 속에서 두 기업 모두 기술 혁신과 고객 맞춤형 전략을 통해 HBM 시장에서의 입지를 강화하려는 노력을 지속하고 있는 점이 주목할 만합니다.

• 결국 HBM 기술의 중요성은 단순한 메모리 솔루션의 차원을 넘어, 다양한 산업 분야에서 데이터 전송의 효율성을 극대화하고 시스템 성능을 향상시키는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 이와 함께 반도체 산업의 기술 발전과 혁신은 HBM 시장의 성장에 필수적이며, 양사의 경쟁은 앞으로도 지속적으로 진행될 것으로 보입니다.

2. HBM 기술의 발전과 시장 변화

• 2-1. HBM 기술의 정의 및 중요성

• HBM(고대역폭메모리)는 High Bandwidth Memory의 약자로, 메모리 칩을 수직으로 적층하여 데이터 처리 속도를 극대화한 기술입니다. 이는 인공지능(AI)과 데이터 센터의 요구를 충족시키기 위해 필수불가결한 요소로 자리잡고 있습니다. HBM의 주요 특징은 높은 데이터 전송 속도와 낮은 전력 소모로, 이러한 특성 덕분에 AI 연산과 대규모 데이터 처리에서 큰 장점을 제공합니다. 점점 더 정교해지는 AI 알고리즘과 함께, HBM의 중요성은 계속해서 증가하고 있습니다.

• 2-2. 인공지능(AI) 메모리 시장의 성장과 HBM의 역할

• AI 시장의 급성장은 새로운 메모리 기술에 대한 수요를 더욱 촉진하고 있습니다. 데이터 센터와 AI 서버의 성장은 HBM의 필요성을 극대화하고 있으며, 이는 메모리 시장의 구조적 변화를 불러일으키고 있습니다. HBM은 특히 GPU(그래픽처리장치)에서 필수적으로 사용되며, 인공지능 알고리즘의 성능을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다. AI 기술이 발전하면서 HBM에 대한 수요가 크게 증가하고 있으며, 이는 연간 수익에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.

• 2-3. 현재 HBM 시장에서의 주요 플레이어: 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론

• 현재 HBM 시장은 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이 주요 플레이어로 자리 잡고 있습니다. 2024년 3분기 기준으로 SK하이닉스는 HBM 시장 점유율 53%를 기록하며 1위를 차지하고 있으며, 삼성전자는 38%로 그 뒤를 바짝 추격하고 있습니다. SK하이닉스는 HBM3E와 HBM4를 통해 시장 우위를 점하는 한편, 삼성전자는 엔비디아와의 협력에서 HBM 성능 테스트를 통과하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 이는 HBM 기술 발전의 선도적 위치를 유지하고자 하는 두 회사 간의 치열한 경쟁을 반영하고 있습니다. 마이크론 역시 이 시장에 진입하여 경쟁에 참여하고 있으며, 앞으로 HBM 시장이 한층 더 복잡해질 것으로 예상됩니다.

3. 삼성전자와 SK하이닉스의 경쟁 분석

• 3-1. 삼성전자의 HBM 기술 개발 동향

• 삼성전자는 HBM(고대역폭 메모리)에서 그동안 후발주자로 자리해왔으나, 최근 들어 HBM4 기술 개발에 집중하며 시장 선점을 위해 노력하고 있습니다. 삼성전자는 HBM 기술 개발을 위한 전담팀을 신설하고 있으며, 차세대 HBM4 제품의 개발에 박차를 가하고 있습니다. 현재 HBM3E의 퀄리티 인증 과정에서 어려움을 겪고 있는 삼성전자는 주요 고객인 엔비디아에 HBM3E 제품을 공급하기 위해 품질 테스트를 진행하고 있으나, 아쉽게도 아직 통과 소식이 전해지지 않고 있습니다. HBM4의 경우, 새로운 설계와 더불어 I/O 성능이 2배 향상되는 등 기술적 변화가 기대되고 있으며, 삼성전자는 이러한 변화에 발맞추기 위해 HBM4 관련 기술을 고도화하고 있습니다.

• 3-2. SK하이닉스의 HBM 시장 선점과 성과

• SK하이닉스는 HBM 기술에서 세계 최초로 고대역폭 메모리 1세대를 개발한 이력에 힘입어, 현재 HBM 시장에서 53%의 점유율을 기록하며 1위를 유지하고 있습니다. 특히, 3분기에는 사상 최대 영업이익을 기록했고, 4세대 HBM(HBM3) 및 5세대 HBM3E 제품의 양산을 통해 엔비디아와 같은 주 고객에 대한 공급을 활발히 이어가고 있습니다. 추가적으로, SK하이닉스는 올해 HBM3E 제품의 공급을 시작하며 시장에서의 주도권을 더욱 강화하고 있으며, 차세대 HBM4 역시 내년 상반기에 상용화할 계획을 세우고 있습니다.

• 3-3. 두 기업의 경쟁 전략 비교

• 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 경쟁 전략은 상이하지만, 공통적으로 기술 혁신과 고객 맞춤형 지원에 중점을 두고 있습니다. 삼성전자는 HBM4 시장 선점을 위해 신규 라인 구축 및 로직 다이의 파운드리 공정 활용을 시도하고 있으며, 기술·생산능력을 확보하여 시장의 변화에 적절히 대응하고자 합니다. 반면, SK하이닉스는 HBM 기술의 지속적인 업그레이드와 고객사의 요구에 부합하는 맞춤형 제품 개발에 집중하고 있습니다. 그 결과, SK하이닉스는 주 고객사와의 긴밀한 협력 관계를 통해 점진적으로 시장 점유율을 확장하고 있습니다. 두 기업 모두 글로벌 인공지능(AI) 반도체 시장의 성장에 촉각을 곤두세우고 있으며, 앞으로도 이들의 경쟁은 더욱 치열해질 것입니다.

4. HBM 장비와 제조 공정의 혁신

• 4-1. 고대역폭메모리(HBM) 제조 공정의 주요 기술

• 고대역폭메모리(HBM)는 데이터 전송 속도가 높은 최신 메모리 기술로, 전통적인 D램과 비교하여 대용량 데이터 처리가 가능하고 에너지 효율이 뛰어난 장점이 있습니다. HBM의 제조 공정에서 가장 중요한 기술 중 하나는 '열압착(TC) 본딩' 기술입니다. 이 공정은 여러 개의 메모리 칩을 수직으로 쌓아 올려 성능을 극대화하는 데 필수적입니다. TC 본더는 이러한 방식으로 칩을 고정시키고 접착하는 데 사용됩니다. 현재 한미반도체와 한화정밀기계 두 회사는 이 배치에서 경쟁우위를 점하기 위해 각각의 TC 본더를 개발하고 있습니다. 특히, 한화정밀기계는 최근 SK하이닉스에 자체 개발한 TC 본더를 납품하였으며, 이는 HBM 제조 공정의 혁신적인 진전을 보여줍니다.

• 4-2. 한미반도체와 한화정밀기계의 TC 본더 경쟁

• 한미반도체는 HBM 생산에서 중요한 TC 본더 공급업체로 자리잡아 있으며, SK하이닉스와의 협력을 통해 TC 본더 개발에 성공하고 안정적인 공급망을 구축하였습니다. 반면, 한화정밀기계는 첫 납품을 통해 SK하이닉스의 HBM 생산 라인에서 직접적인 영향력을 확대하고 있습니다. 두 회사는 HBM 시장의 확장 속에서 TC 본더 기술 경쟁을 통해 차별화된 제품 품질과 성능을 제공하기 위해 노력하고 있으며, 이 과정에서 기술 개발과 공급망 관리가 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

• 4-3. HBM 제조에 필요한 기술적 도전과 해결책

• HBM 제조 공정은 높은 기술적 도전과제들을 안고 있습니다. 첫 번째 도전은 고도화된 제조 공정에서의 정밀도가 요구되는 점입니다. HBM 칩의 두께 표준이 720㎛에서 775㎛로 증가함에 따라 이를 처리하기 위한 새로운 기술적 접근이 필요합니다. 이러한 상황에서 HBM 업계는 '하이브리드 본딩' 기술을 활용하려는 노력을 병행하며 정밀도를 향상시키고 있습니다. 두 번째로, 제조 비용 절감과 생산성 향상이 중요한 과제로 떠오르고 있습니다. 이를 위해 반도체 제조사들은 기존의 TC 본더 공정을 활용하며 동시에 비용 효율적인 고급 기술 개발에 투자하는 등 다양한 해결책을 모색하고 있습니다.

5. 향후 전망과 결론

• 5-1. HBM 시장의 블루오션 가능성

• 고대역폭메모리(HBM) 기술은 인공지능(AI) 및 데이터 센터의 발전과 함께 그 중요성이 날로 증가하고 있습니다. 이로 인해 HBM 시장은 블루오션의 가능성을 지니고 있으며, 향후 더 많은 기업들이 HBM 기술에 대한 투자를 확대할 것으로 전망됩니다. 특히, AI 관련 응용 프로그램과 데이터 분석의 발전은 HBM의 수요를 더욱 가속화할 것으로 예상됩니다. 시장 리더인 SK하이닉스와 삼성전자가 각각 HBM4 기술을 바탕으로 경쟁력을 강화해 나가고 있는 가운데, 다양한 산업 분야에서 고객 맞춤형 솔루션을 제공하는 것이 중요해지고 있습니다. 이를 통해 HBM 기술은 단순한 메모리 반도체의 역할을 넘어, 전체 시스템의 성능 향상과 데이터 전송의 효율성을 극대화할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.

• 5-2. 삼성과 SK하이닉스의 향후 전략

• 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4 출시를 앞둔 시점에서 서로의 기술 경쟁력을 한층 더 강화하기 위한 노력을 기울일 것으로 보입니다. 삼성전자는 후발주자로서 차세대 HBM 기술 개발에 집중하며, 고객 맞춤형 로직다이 제작과 하이브리드 본딩 적용을 통해 시장 지배력을 확대할 계획입니다. 반면, SK하이닉스는 이미 자리잡은 기술력을 기반으로 HBM 분야에서의 리더십을 유지하기 위해 지속적인 혁신과 발전을 추구할 것입니다. 이러한 경쟁은 HBM 기술의 발전뿐만 아니라, 전체 반도체 산업의 기술 진화와 효율성을 높이는 촉매제가 될 것입니다.

• 5-3. 결론: HBM 기술의 산업적인 중요성

• HBM 기술은 단순히 메모리 반도체 기술로서의 한계를 넘어, 인공지능과 고성능 컴퓨팅 분야에서 필수적인 요소로 자리잡고 있습니다. 반도체 산업에서의 경쟁이 치열해짐에 따라, HBM 기술을 활용한 제품은 차별화된 성능을 제공함으로써, 시장에서의 경쟁력을 높일 것입니다. 삼성전자와 SK하이닉스의 경쟁은 HBM 기술의 발전과 더불어 반도체 산업의 전반적인 판도를 변화시킬 중요한 요소가 될 것입니다. 이렇듯 HBM 기술의 발전은 단순히 기업의 성과와 이익뿐만 아니라, 전체 산업의 혁신과 미래 성장의 기회를 창출하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.

결론

• HBM 기술의 중요성은 인공지능(AI)과 데이터 센터의 발전을 견인하며, 이는 반도체 산업의 경쟁력에 상당한 영향을 미치고 있습니다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스는 서로의 HBM 기술 경쟁력을 강화하고 있으며, 이들의 경쟁은 반도체 산업 전반에 걸쳐 새로운 변화를 이끌어나갈 것입니다. 특히, 두 기업이 선보일 차세대 HBM4 기술은 시장에서의 경쟁력을 계속해서 높이는 핵심 요소로 작용할 가능성이 큽니다.

• 따라서 기업들은 최대한의 기술 혁신을 추구하고, 시장 점유율을 확대하기 위한 전략적인 접근이 필요하며, 이에 따라 반도체 업계는 급격한 변화를 맞이할 것으로 예상됩니다. 더욱이 HBM 기술의 발전은 단순히 기업의 이익을 넘어, 전체 산업의 혁신과 미래 성장의 기회를 창출하는 데 중요한 역할을 하게 될 것입니다.

• 결론적으로 HBM 기술은 억지로 밀어붙일 필요 없이 자연스럽게 산업 내에서의 경쟁력을 높이는 혁신적 요소로 자리 잡을 것이며, 앞으로의 HBM 시장은 예측할 수 없는 변화의 연속이 될 것입니다. 이러한 경향은 반도체 산업의 전체 구조와 동향을 새롭게 재편성하는 촉매제가 될 것이므로, 업계 관계자들은 이러한 흐름에 촉각을 곤두세우고 적시에 대응해야 할 것입니다.

용어집

• 고대역폭메모리(HBM) [기술]: High Bandwidth Memory의 약자로, 메모리 칩을 수직으로 적층하여 데이터 처리 속도를 극대화하는 혁신적인 기술입니다.

• GPU [하드웨어]: Graphical Processing Unit의 약자로, 주로 그래픽 처리 및 AI 연산을 수행하는 전용 프로세서입니다.

• TC 본딩 [제조 공정]: 열압착(Thermal Compression Bonding) 기술로, 메모리 칩을 수직으로 쌓아 성능을 극대화하는 제조 공정입니다.

• 하이브리드 본딩 [제조 공정]: 고대역폭메모리 제조에 사용되는 기술로, 두 개의 반도체를 서로 연결할 때 사용하는 여러 접합 기술을 결합한 방식입니다.

출처 문서

• HBM4부터 `커스텀` 주문하는 美 빅테크…기로에 선 삼성https://news.zum.com/articles/94550013
• 반전 노리는 삼성, 1위 방어전 SK…왜 'HBM4'일까https://n.news.naver.com/mnews/article/648/0000030100
• 'HBM 때문' 삼성·SK하닉 엇갈린 '희비'https://m.newsprime.co.kr/section_view.html?no=667026
• 한화-한미반도체 HBM장비 대전···'TC본더' 격돌https://v.daum.net/v/20240531174819643