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HBM4 시대 개막과 SK하이닉스의 전략적 우위: 글로벌 반도체 시장 분석

일반 리포트 2025년 08월 22일
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  • 2025년 현재 반도체 시장은 AI 가속기 서버의 핵심 메모리인 HBM(High Bandwidth Memory)이 주도하는 가운데, HBM3E 시대가 개막한 후 차세대 HBM4로의 전환이 급속히 진행 중입니다. HBM3E는 기존 메모리 기술의 한계를 극복하며, AI 전용 고대역폭 메모리로 자리 잡고 있습니다. 이는 SK하이닉스가 HBM3E 양산에 성공하여 50% 이상의 시장 점유율을 차지함으로써, 이벤트 기반의 메모리 수요 증가에 대한 안정적 공급 체계를 마련했음을 의미합니다. SK하이닉스는 엔비디아와의 관계를 통해 시장에서의 공급 우위를 지속적으로 강화하고 있으며, 삼성전자와 마이크론이 기술 경쟁에 나서고 있는 상황 또한 시장의 역동성을 높이고 있습니다.

  • 특히, HBM4의 초기 경쟁 구도는 SK하이닉스, 삼성전자, 그리고 마이크론 간의 협상 과정에서 물량 확보와 가격 전략의 중요성을 부각시키고 있습니다. SK하이닉스는 HBM4 제품에 대해 높은 가격 프리미엄을 설정하고 있으며, 안정적인 물량 공급에 집중하고 있습니다. 반면, 삼성전자는 기민한 제품 개발과 함께 다양한 고객사와의 관계 형성을 통해 자신의 입지를 다지고 있으며, 마이크론도 HBM4의 전력 효율성을 강조하고 있습니다. 이는 고대역폭메모리 시장의 과제가 지속적으로 변동하고 있음을 반영합니다.

  • 또한, 패키징용 어드밴스드 소재 시장에서 한울소재과학은 내열성과 절연성 특화를 통해 시장에서의 입지를 확대하고 있으며, 이는 HBM 기술의 발전에 이바지할 것으로 기대됩니다. 더욱이, HBM3E와 HBM4의 시장 전망은 반도체 기술 혁신이 AI 산업에 미치는 긍정적 영향을 보여주고 있으며, 이는 향후 AI 서버 수요의 급증에 대응하기 위한 필수적 요소가 될 것입니다.

HBM3E 시대 개막

  • HBM3E 기술 개요

  • 2025년, 반도체 업계는 ‘새로운 기준’을 맞이했습니다. 기존의 D램과 낸드 중심 메모리 체계에서 이제는 AI 전용 고대역폭 메모리인 HBM3E가 시장의 중심에 서게 됩니다. HBM3E는 기존 HBM 기술을 발전시킨 최신 사양으로, 최대 1.2TB/s의 데이터 전송 속도와 초고해상도 AI 연산처리를 지원합니다. 특히, HBM3E는 AI 서버 및 GPU와 같은 고성능 연산 시스템에 필수적인 구성 요소로 자리 잡으며, 이는 기존 메모리 기술의 성능 한계를 극복하는 핵심 요소로 작용합니다. 이로 인해 HBM3E는 반도체 산업에서 중요한 전환점이 되었으며, 업계全체의 관심을 집중시키고 있습니다.

  • HBM(High Bandwidth Memory)은 칩을 수직으로 시리즈로 적층하여 대역폭과 속도를 획기적으로 높인 차세대 메모리 기술입니다. HBM3E의 출시로 더 많은 데이터 처리가 요구되는 AI 연산의 효율성을 극대화할 수 있으며, 이는 AI 모델의 학습 및 추론 성능을 비약적으로 향상시키는 데 기여하고 있습니다. AAA와 같은 현실 세계 응용에서 HBM3E의 중요성이 더욱 부각되고 있으며, 이는 곧 AI 혁신을 이끌어나갈 주요 인프라로 자리매김하고 있습니다.

  • 2025년 시장 수요 및 수혜주

  • 2025년 초 HBM3E의 본격적인 양산이 시작되면서, SK하이닉스는 HBM3E 양산의 세계 최초 성공 기업으로 부각되었습니다. HBM 시장에서 SK하이닉스는 50% 이상의 점유율을 차지하고 있으며, 특히 엔비디아의 AI GPU와 관련하여 핵심 공급사로 자리잡았습니다. 이러한 배경 속에서 HBM3E에 대한 수요는 2025년도 AI 서버 수요를 통해 예상되는 매출 비중이 38%에 이를 것으로 전망됩니다.

  • 반면 삼성전자는 약간의 시차로 HBM3E를 양산하기 시작하여 2025년 중반부터 대량 출하를 시작했습니다. 그러나 삼성전자는 HBM3E 외에도 LPDDR5X 및 DDR5를 포함한 다양한 메모리 제품 라인업을 강화하여 시장에서의 경쟁력을 확보할 계획입니다. 이는 기존 고객 기반을 활용하여 HBM 시장에서의 입지를 넓히는 전략으로, 후발주자임에도 불구하고 시장에서의 빠른 추격 가능성을 내포하고 있습니다.

  • 결론적으로 HBM3E 시대의 개막은 단순히 새로운 기술의 도입을 넘어, AI 산업의 발전에 있어 필수적인 메모리 인프라로 기능하고 있으며, 이는 SK하이닉스와 삼성전자와 같은 주요 기업들이 시장에서의 경쟁 우위를 선점하기 위한 치열한 싸움으로 이어지고 있습니다.

HBM4 초기 경쟁 구도

  • SK하이닉스와 엔비디아의 공급 협상

  • 현재 SK하이닉스는 HBM4 공급 협상에서 중요한 전환점에 도달하고 있다. 2025년 08월 21일, SK하이닉스는 엔비디아와 같은 주요 고객사와 HBM4 계약 협상에서 막바지 조율 단계에 들어선 것으로 보인다. 이 계약은 HBM4 메모리의 초기 물량 공급을 포함하고 있으며, 공급망의 안정성이 경쟁력의 주요 요소로 부각되고 있다. 업계의 분석에 따르면, 고객사들은 가격보다 안정적이고 효과적인 물량 확보에 집중하고 있는 상황이다. 이는 공급망의 불확실성 증가와 함께 물량 선점 경쟁이 치열해질 것임을 암시하고 있다.

  • SK하이닉스는 HBM4 초기 납품분에 대해 HBM3E 대비 최대 30% 이상의 가격 프리미엄을 요구하고 있는 상황이다. 반면, 엔비디아는 가격 인하를 위해 다른 공급업체와 연결할 가능성도 모색하고 있으나, HBM3E에서 SK하이닉스와의 협력이 중요한 만큼 이를 고려해야 할 것이다. HBM4의 안정적 공급은 2026년부터 시작될 예정이다. 그동안 6~9개월의 생산 및 검증 기간이 필요하기 때문에 아마도 초기 납품이 시작될 때까지 고객사들은 물량 확보를 위해 긴장감을 유지할 것으로 예상된다.

  • 물량 확보 vs 프리미엄 전략

  • HBM4 시장에 진입하기 위한 SK하이닉스의 전략은 초기 물량 확보와 높은 가격 프리미엄 유지에 초점을 맞추고 있다. 지금까지 HBM3E 시대에서 SK하이닉스는 독주적인 지위를 점유했지만, HBM4에서는 삼성전자와 마이크론이 빠르게 진입하면서 가격 및 요율 경쟁이 본격화되고 있다. 삼성전자는 HBM4 제품 개발을 완료하고 주요 고객사에 샘플을 출하한 상태이며, 마이크론도 이전 세대 대비 20% 이상의 전력 효율을 갖춘 HBM4 제품을 개발 중이다.

  • 이와 같은 상황에서 SK하이닉스는 공급망 다변화 및 경쟁력을 유지하기 위해 초기 계약에서 고객사 다변화에 집중하고 있다. 그러나 고객사들은 다자 거래를 통한 협상력을 높이기 위해 가격 인하 압박을 가할 가능성도 존재하며, 이는 HBM4 시장의 경쟁 구도를 더욱 복잡하게 만드는 요인이 되고 있다. 현재 SK하이닉스는 엔비디아와의 관계를 통해 시장에서의 신뢰도를 높여왔으며, 향후 HBM4 시장에서도 이러한 신뢰가 계속 유지될지 주목된다.

주요 기업별 전략 비교

  • SK하이닉스의 기술 우위와 목표주가

  • 2025년 8월 현재, SK하이닉스는 HBM(고대역폭 메모리) 시장에서의 선두주자로 자리잡고 있으며, 한국투자증권은 SK하이닉스의 목표주가를 39만 원으로 제시하고 있습니다. SK하이닉스는 HBM4 기술 개발에서도 강력한 경쟁력을 확보하고 있으며, 파트너십을 통해 안정적인 공급 능력을 기반으로 시장 점유율을 강화하고 있습니다. 특히, HBM4부터는 엔비디아 및 오픈AI와 같은 주요 고객사의 요구에 맞춘 커스텀 HBM 시장이 열릴 예정으로, SK하이닉스는 이에 대한 전략적 준비가 잘 되어 있습니다. 한편, HBM3E에 이어 HBM4에서 활용될 파운드리 공정 전환이 중요한 요소로 작용할 것이며, 이를 통해 SK하이닉스는 시장에서의 경쟁 우위를 더욱 공고히 할 수 있을 것으로 전망됩니다.

  • 삼성전자의 엔비디아 공급망 진입

  • 삼성전자는 엔비디아의 HBM 공급망에 진입하기 위해 공격적인 전략을 추진하고 있으며, HBM4 기술 개발에 집중하고 있습니다. 삼성전자는 최근 HBM3E 메모리 모듈의 인증 지연 문제를 해결하기 위해 전시장에서의 빠른 인증을 목표로 하고 있습니다. 현재 경쟁사가 HBM 공급에서 점유율을 확대하는 가운데, 삼성전자는 HBM4의 성능과 효율성을 강조하며 차세대 공급자로 자리매김하고자 노력하고 있습니다. 이와 같은 삼성전자의 전략은 엔비디아의 AI 칩 수요 증가에 따라 더욱 중요해질 것으로 보이며, 안정적인 HBM 공급망 구축은 AI 애플리케이션의 성능을 극대화하는 데 핵심이 될 것입니다.

  • Micron 및 기타 경쟁사 동향

  • Micron은 HBM 시장에서 중요한 플레이어지만, 최근 HBM4까지 시장에서의 경쟁력을 잃어갈 가능성이 있다는 전망이 제기되고 있습니다. Micron은 디램 공정을 고수하고 있어 엔비디아의 요구 속도 기준을 충족하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 이로 인해 HBM4의 공급에서 뒤처질 수 있으며, 이미 생산된 물량의 재고로 인해 기회비용 손실이 발생할 수 있다는 분석도 있습니다. 반면 글로벌 AI 수요 증가에 힘입어 HBM 기술이 더욱 중요해짐에 따라, 다른 기업들도 이 시장에서의 기회를 모색하고 있습니다. 예를 들어, 한울소재과학은 어드밴스드 패키징 소재 개발에 주력하며 시장에서의 입지를 강화하고 있습니다.

첨단 패키징 소재와 공급망 다변화

  • 한울소재과학의 어드밴스드 패키징 소재

  • 한울소재과학은 고대역폭메모리(HBM) 어드밴스드 패키징 소재를 차세대 핵심 성장동력으로 확립하기 위해 잘 알려진 일본 업체의 독점을 타파할 방침을 가지고 있습니다. 이 기업은 2025년 8월 20일 새로운 소식에서, 하이브리드 본딩을 위한 소재로서 우수한 내열성과 절연력, 그리고 낮은 수분 함량을 갖춘 소재를 선정함으로써 시장에서의 경쟁력을 높이려 하고 있습니다. 이러한 소재는 현재까지 하이브리드 본딩에 가장 최적화된 것으로 평가되며, HBM 패키징 기술의 발전에 있어 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

  • 현재 AI 산업의 급성장으로 인하여 HBM 시장에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이는 데이터센터 서버와 같은 AI 관련 인프라에 대한 대규모 투자가 확대됨에 따라 더욱 두드러지고 있습니다. 따라서, 한울소재과학은 이러한 증가하는 수요를 충족하기 위해 세종 신공장에 생산 설비를 단계적으로 구축할 계획을 세우고 있으며, 이를 통해 기술적 진입 장벽을 극복하고 주요 대기업과의 협력 체계를 마련할 예정입니다. 이는 반도체 전후 공정 소재 전문기업으로서 HBM 패키징 소재가 중요한 '블루오션' 시장이라는 점을 강조합니다.

  • 한울소재과학 관계자는 "앞으로 16단 이상의 HBM 패키징을 위한 하이브리드 본딩 기술 개발과 관련 장비 필요성이 대두되고 있다"며, 앞으로 HBM 시장에 주도권을 쥐기 위한 기술 확보와 투자의 필요성을 언급했습니다. 이처럼 한울소재과학은 HBM 패키징 소재 개발을 통해 산업의 수요 증가에 대응하는 동시에 국산화를 통한 공급망 안정화에도 기여하고자 하는 목표를 가지고 있습니다.

  • 3D IC·칩릿 패키징 트렌드

  • 3D IC와 칩릿 기술은 반도체 패키징 분야에서의 혁신적인 발전을 상징합니다. 3D IC 기술은 복잡한 반도체 회로를 수직으로 쌓아서 공간을 절약하고 성능을 극대화하는 방식으로, 특히 AI 가속기 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야에서 유용하게 사용됩니다. 이 기술은 패키징의 전력 효율성과 대역폭을 개선하여 데이터 전송 속도를 높이는 데 기여할 것입니다.

  • 칩릿 기술은 모듈화에 중점을 두어 큰 시스템 온 칩(SoC)을 여러 개의 작은 기능 단위인 칩릿으로 나누어 각각을 디자인하고 조립할 수 있게 합니다. 이 접근 방식은 개발 시간과 비용을 절감하며 유연성을 증가시킵니다. 특히, AMD의 Ryzen 및 EPYC 프로세서와 같은 제품들이 이 기술을 활용해 높은 성능과 확장성을 실현하고 있습니다.

  • 이 두 가지 기술은 HBM과의 통합을 통해 강력한 시너지를 창출합니다. 예를 들어, 차세대 AI 가속기는 3D IC 설계를 통해 컴퓨팅 코어와 제어 로직 간의 긴밀한 통합을 이루며, 칩릿을 활용하여 보안 모듈이나 신호 처리기와 같은 맞춤형 블록을 통합할 수 있습니다. HBM은 지금까지의 메모리 구조와 비교하여 훨씬 더 높은 데이터 전송 속도를 제공함으로써 이러한 패키징 혁신을 가속화하는 필수 요소로 자리 잡고 있습니다.

  • 결과적으로 3D IC, 칩릿, HBM은 개별적으로 작동하는 것이 아니라 상호 보완적으로 작용하여 반도체 혁신의 새로운 패러다임을 창출하고 있습니다. 이러한 변화는 반도체 설계와 엔지니어링의 책임과 기술 세트를 재정의하고 있으며, 향후 반도체 시장에서의 경쟁력을 강화할 것입니다.

향후 전망과 과제

  • 엔비디아 자체 Base Die 개발 영향

  • 엔비디아가 3nm 공정 기반으로 자체 HBM 메모리 베이스 다이(Base Die)를 개발할 예정입니다. 이 개발은 HBM(고대역폭메모리) 공급망의 구조를 크게 변화시킬 것으로 예상됩니다. 엔비디아는 2027년 하반기부터 소규모 시험 생산에 들어갈 계획이며, 이후 TSMC의 오랜 파트너쉽을 통해 본격적인 양산으로 전환할 예정입니다.

  • 이로 인해 엔비디아는 현재 HBM 공급을 거의 독점하고 있는 SK하이닉스에 상당한 타격을 줄 가능성이 있습니다. 엔비디아가 HBM의 핵심 구성 요소인 Base Die를 설계하게 되면, 기존의 DRAM Die와의 결합 모델로 공급망이 전환될 것입니다. 이는 메모리 및 GPU 시스템의 전반적인 성능을 개선하는 효과를 가져올 것입니다.

  • 따라서 SK하이닉스는 앞으로 HBM4 시대에서 Base Die 설계를 통제하지 못할 경우 경쟁력에 영향을 받을 수 있으며, 기술적 대응 방안을 마련해야 할 것입니다.

  • HBM4 상용화 일정 및 CXL 연계 가능성

  • HBM4의 상용화 일정은 2027년 대량 생산에 맞춰 설정되고 있으며, 이에 따라 데이터 센터 및 AI 연구개발 분야에서의 수요가 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. HBM4는 더 높은 대역폭과 낮은 지연 시간을 제공하여 데이터 집약적 작업을 수행하는 데 매우 유리한 조건을 갖추고 있습니다.

  • 또한, HBM4와 CXL(Compute Express Link)의 연계는 반도체 시장에서의 경쟁력을 더욱 높일 수 있는 중요한 요소로 주목받고 있습니다. CXL은 다양한 칩들 간의 빠른 데이터 전송을 가능하게 하여 효율적인 데이터 처리 환경을 구축할 수 있을 것으로 기대됩니다. 이 두 기술이 결합함으로써, 메모리와 컴퓨팅 성능 간의 최적화가 이루어질 것입니다.

  • 이와 관련해 SK하이닉스와 같은 주요 기업들은 HBM4의 상용화에 맞춰 CXL 연계 기술 개발에 집중할 것으로 보이며, 이는 시장 내 경쟁력 강화를 위한 필수 과제가 될 것입니다.

  • 패키징 소재 경쟁 심화

  • HBM4와 같은 고성능 메모리의 수요가 증가함에 따라 패키징 소재 시장의 중요성도 덩달아 커지고 있습니다. 특히, 한울소재과학이 내열·절연성 기반의 패키징 소재를 개발하고 있어, 이 시장에서의 경쟁이 심화될 것으로 보입니다.

  • 고성능 반도체 제품이 등장하면서 복합적인 열, 전기, 기계적 요구사항을 충족할 수 있는 패키징 소재의 수요는 더욱 증가할 것입니다. 이에 따라 기업들은 첨단 강재 및 나노소재 개발에 대한 투자를 확대할 계획이며, 이러한 기술 개발은 패키징의 성능을 극대화하는 데 기여할 것입니다.

  • 또한, 패키징 소재의 혁신은 차세대 반도체 제품의 성능에 직접적인 영향을 미칠 것으로 예상되며, 기업들은 이 분야에서 경쟁 우위를 점하기 위해 지속적인 연구개발을 해야 할 것입니다.

마무리

  • 현재 HBM 시장은 AI 서버 수요 증가에 따른 빠른 진화 과정을 겪고 있으며, SK하이닉스는 HBM3E에 이어 HBM4 협상에서도 안정적 공급과 기술적 우위를 바탕으로 시장 주도권을 유지하고 있는 상황입니다. 삼성전자와 Micron은 가격 및 물량 확보 전략을 통해 도전하고 있으며, 이들 간의 경쟁이 향후 시장의 판도를 결정짓는 중요한 요소가 될 것입니다. 더욱이 엔비디아는 향후 자체 Base Die 설계를 통해 공급망을 다변화할 계획이며, 이는 SK하이닉스의 경쟁력에 심각한 도전을 제공할 가능성을 내포하고 있습니다.

  • 패키징 소재 분야에서 한울소재과학의 어드밴스드 본딩 소재는 빠르게 변화하는 시장에서 새로운 성장 축으로 떠오르고 있으며, 이 또한 HBM 기술의 발전과 맞물려 중요성이 더욱 커질 것입니다. 기업들은 기술 경쟁뿐 아니라 공급망 리스크를 관리하고 고객 맞춤형 솔루션을 제공하는 역량이 성패를 가를 것으로 예상하며, 이는 결국 향후 HBM4 상용화 시점과 엔비디아의 내재화 전략 변화, 패키징 소재 혁신의 성숙도가 차세대 경쟁의 핵심 변수로 작용할 전망입니다. HBM 시장의 향후 발전 방향은 이러한 다양한 요소에 의해 좌우될 것입니다.

용어집

  • HBM4: HBM4(High Bandwidth Memory 4)는 고대역폭 메모리의 차세대 기술로, HBM3E의 후속 모델입니다. HBM4는 높은 데이터 전송 속도와 전력 효율성을 제공하며, AI 및 데이터 센터의 메모리 수요를 충족시키기 위해 2027년에 상용화될 예정입니다.
  • SK하이닉스: SK하이닉스는 HBM 시장에서 선두주자로 자리 잡고 있으며, 현재 HBM4 공급 협상에서 엔비디아와 계약 조율 중입니다. 2025년 8월 현재 HBM3E의 양산에 성공하여 시장 점유율 50% 이상을 차지하고 있습니다.
  • 삼성전자: 삼성전자는 HBM4 기술 개발에 적극적으로 나서고 있으며, HBM3E의 양산을 약간의 시차로 시작했습니다. 현재 HBM4의 성능을 강조하며 엔비디아의 공급망에 진입하기 위해 노력 중입니다.
  • 엔비디아: 엔비디아는 HBM4 메모리의 주요 사용자로, SK하이닉스와 협력하여 HBM3E 공급을 받고 있습니다. 그러나 향후 자체 HBM 베이스 다이(Base Die)를 개발할 계획을 통해 공급망의 다변화를 꾀하고 있습니다.
  • 고대역폭 메모리: 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory, HBM)는 고속 데이터 전송을 위해 여러 개의 칩을 적층하여 사용하는 메모리 기술로, AI 연산 및 데이터 집약적 처리에 필수적입니다.
  • 어드밴스드 패키징: 어드밴스드 패키징은 반도체 칩을 더욱 효율적으로 결합하기 위한 포장 기술로, 성능과 신뢰성을 높이기 위해 신규 구조 및 소재를 활용합니다. 이는 HBM 기술의 발전에도 필수적입니다.
  • HBM3E: HBM3E는 기존 HBM 기술을 기반으로 한 최신 사양의 메모리로, 최대 1.2TB/s의 데이터 전송이 가능하며 AI 연산에서의 효율성을 극대화합니다. HBM3E 시대는 2025년 초 개막하였습니다.
  • 3D IC: 3D IC(3D Integrated Circuit)는 반도체 회로를 수직으로 쌓아 성능과 공간 효율성을 극대화하는 혁신적인 기술로, AI 가속기 및 고성능 컴퓨팅 분야에 활용됩니다.
  • Chiplets: Chiplets는 큰 시스템 온 칩(SoC)을 여러 개의 작은 기능 유닛으로 나누어 조립하는 방식을 의미합니다. 이를 통해 유연성과 개발 시간 및 비용 절감이 가능합니다.
  • CXL(Compute Express Link): CXL은 다양한 컴퓨팅 장치 간의 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 인터커넥트 기술입니다. HBM4와의 연계로 인해 데이터 처리의 효율성을 더욱 높일 수 있습니다.
  • 한울소재과학: 한울소재과학은 패키징 소재 분야에서 HBM 기술의 발전에 기여하고자 하는 회사로, 내열성과 절연성이 뛰어난 소재 개발을 위해 시장에 도전하고 있습니다.

출처 문서