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경기도 이천시 SK하이닉스 본사. 연합뉴스

지난달 25일(현지시간) 미국 캘리포니아주 산타클라라 컨벤션센터. 한 장의 슬라이드가 공개되자 회의장을 가득 메운 반도체 업계 관계자들이 웅성거렸다. SK하이닉스가 자사 고대역폭메모리(HBM)와 관련해 중요한 정보를 공개했기 때문이다. ‘TAT 8.8대 1.’

반도체 업계에서는 실리콘 웨이퍼(반도체 원판)를 투입해 공정을 거쳐 완성된 칩 모양으로 나올 때까지의 소요시간을 TAT(Turn Around Time)라고 한다. 업계에서는 HBM의 TAT를 통상 3~4개월로 본다. D램을 쌓아 만든 칩인 HBM을 만드는 방식에는 크게 두 가지가 있는데 ‘메모리 빅3’ 중 삼성전자와 마이크론은 TC-NCF 공정, SK하이닉스만 유일하게 MR-MUF 방식을 쓰고 있다.

김주원 기자

반도체 업계 관계자는 “SK하이닉스가 HBM을 만드는 데 1시간이 걸린다고 가정하면 나머지 회사들은 8.8시간이 걸린다는 뜻”이라 설명했다. 경쟁사 대비 SK하이닉스의 HBM 생산 효율이 8.8배 뛰어나다는 것.

또 다른 반도체 업계 관계자는 “해당 내용이 사실이라면 삼성전자와 마이크론이 당분간 SK하이닉스를 따라잡기는 쉽지 않다”고 고개를 내저었다. 이날 실리콘밸리서 TSMC가 주최한 포럼에는 엔비디아·인텔·브로드컴·구글 등 전 세계 반도체 주요회사 관계자들이 모두 참석해 SK하이닉스의 발표를 지켜봤다. 포럼에 삼성전자는 참석하지 않았다.

SK하이닉스가 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 대만 TSMC가 개최하는 '오픈 이노베이션 플랫폼(OIP) 포럼'에 참가해 협력관계를 과시했다. SK하이닉스는 지난달 25일(현지시간) 미국 캘리포니아주 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 'OIP 에코시스템 포럼 2024'에 참가해 최신 인공지능(AI) 메모리 솔루션을 선보였다고 밝혔다. 사진은 SK하이닉스의 5세대 HBM3E·엔비디아 AI 가속기 H200. 사진 SK하이닉스

D램을 8개 쌓으면 HBM 8단, 12개 쌓으면 HBM 12단 제품이 된다. SK하이닉스에 따르면 다른 조건이 동일하다는 가정 하에 TC-NCF 방식으로 D램을 쌓을 때마다 MR-MUF 방식 대비 소요 시간이 1.8배 더 걸린다. 반도체 업계에서는 D램을 미리 쌓은 뒤 일종의 오븐에 넣어 한 번에 굽는 방식으로 HBM을 만드는 SK하이닉스의 방식이 당초 예상보다 큰 격차를 벌리기 시작한 것으로 분석한다.

미국 캘리포니아주 산타클라라에 위치한 엔비디아 본사. 실리콘밸리=이희권 기자

무엇보다 삼성전자·마이크론이 상대적으로 낮은 수율과 발열에 따른 성능 문제로 엔비디아향 5세대 HBM3E 공급에 여전히 애를 먹고 있는 가운데 SK하이닉스가 압도적 HBM 기술력에 대한 자신감을 다시 한 번 업계에 드러낸 것이란 평가가 나온다. SK하이닉스는 지난달 26일 HBM3E 12단 제품을 세계 최초로 양산한다고 밝히며 올 3월 HBM3E 8단 제품을 엔비디아에 공급한지 6개월 만에 또 다시 가장 먼저 납품을 확정지었다.

SK하이닉스는 이날 발표에서 다음 세대 HBM4 12단·16단 제품에서도 기존 MR-MUF 방식을 계속 사용한다는 방침을 재확인했다. 반면 삼성전자는 기존 TC-NCF 방식을 개선하는 한편 D램을 붙이는 차세대 방식인 ‘하이브리드 본딩’으로 빠르게 넘어가 승부를 건다는 전략이다. 최근 삼성전자는 HBM3E 퀄(품질) 테스트를 둘러싸고 엔비디아 본사에 관련 팀이 상주하는 등 막바지 총력전에 돌입한 것으로 알려졌다.

김주원 기자

고부가가치 제품인 HBM의 파괴력이 갈수록 강해지면서 메모리 시장의 지각변동도 본격화하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스는 내년 D램 시장 수익에 대한 HBM 비중이 지난해 8%에서 내년 30%를 넘어설 것이라 전망한다.

HBM 시장 선두를 달리는 SK하이닉스의 올해 영업이익이 사상 처음으로 삼성 반도체를 넘어설 것이란 전망도 나온다. 삼성전자 반도체부문의 3분기 증권사 영업이익 실적 전망(컨센서스)은 5조~6조5000억원 수준으로 SK하이닉스(6조~7조원 수준)보다 낮다. SK하이닉스는 반도체 업황 회복 속에 HBM 시장 주도권을 쥐며 올 상반기 8조3545억원의 영업이익을 냈다. 매출이 두 배 가까이 앞서는 삼성 반도체의 같은 기간 영업이익(8조3649억원)에 근접하는 실적이다. 삼성전자는 오는 8일 3분기 잠정실적을 발표한다.