"시장 호황기 왔다"...다시 뛰는 K-반도체

삼성전자 6세대 10㎚ D램 연내 양산...3D D램 준비도

SK하이닉스 HBM 비중 확대하고 미국 인디애나주 공장 건립

메모리 전년보다 66% 성장하며 반도체 시장 반등 이끌어

경계현 삼성전자 디바이스솔루션(DS) 부문장(대표·왼쪽)과 곽노정 SK하이닉스 대표. [사진=각사]

긴 반도체 시장 다운턴(불황)이 끝나고 업턴(호황)이 왔다. 삼성전자·SK하이닉스 등 국내 양대 반도체 기업은 올해 글로벌 빅테크를 중심으로 반도체 수요가 급증할 것으로 보고 차세대 D램 양산과 투자 계획을 발표하며 기술과 시장 점유율 경쟁에서 우위에 서기 위한 행보를 본격화하고 있다. 반도체 업턴과 맞물려 국내 소재·부품·장비 기업들의 생산량도 증가하는 것으로 나타났다. 특히 전자·정밀기기 등 반도체 관련 부품업계의 회복세가 두드러진다.

4일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 연내에 업계 최초로 차세대 D램인 6세대 10㎚(나노미터·D1c) D램 양산을 시작한다. 6세대 10㎚ D램은 삼성전자가 지난 2020년 1세대 10㎚ D램에 적용한 극자외선(EUV) 공정을 고도화해 D램 초미세 회로를 더욱 조밀하게 만든 게 특징이다.

초미세 회로가 조밀해지면 동일한 칩 면적에 반도체 기억 소자를 더 많이 배치할 수 있어 전보다 데이터 처리 용량을 늘리면서 데이터 전송 속도는 더 빠른 제품을 만들 수 있다. 삼성전자는 2026년 7세대 10㎚ D램을 양산하고 2027년 이후 한 자릿수 나노미터 공정을 적용한 D램을 만들면서 PC·서버용 D램 시장 주도권을 이어갈 계획이다.

삼성전자는 차세대 D램인 3D(3차원) D램을 2025년 중 선보이고, 칩을 12단 이상 쌓은 HBM3E(고대역폭메모리) D램을 연내 양산하면서 차세대 D램 기술 확보에도 선두에 설 방침이다. 3D D램은 데이터 저장공간인 셀을 수평으로 배치하지 않고 수직으로 쌓아 단위면적당 데이터 용량을 3배 이상 키운 메모리다. D램 완제품(칩)을 여러 개 쌓고 데이터 통로를 뚫어 대역폭(일정 시간 동안 전송할 수 있는 데이터 양)을 확장한 HBM과 목표가 조금 다르다. 삼성전자의 3D D램은 현재 최대 36Gb(기가비트)에 머무르고 있는 D램 용량을 100Gb 이상으로 확장함으로써 대규모 인공지능(AI)과 서비스 운영에 강점을 보일 것으로 기대된다. 

경계현 삼성전자 디바이스솔루션(DS) 부문장(대표)은 지난달 말 자신의 소셜 서비스에 "삼성전자는 메모리 분야에서 지속해서 새로운 혁신을 제공하고 있다"며 "업계 최초로 개발한 12단 HBM3E D램은 생성 AI 앱에 새로운 기회를 제공할 것"이라고 밝혔다.

그러면서 "D1c D램, 9세대 V-낸드, HBM4 등 차세대 메모리 연구개발로 시장 내 리더십을 더욱 확고히 할 것"이라고 강조했다. 이러한 전략으로 삼성전자는 지난해 미국 인텔에 뺏긴 (매출 기준) 전 세계 반도체 1위 기업 자리를 되찾을 계획이다.

SK하이닉스는 지난해 전체 D램에서 한 자릿수였던 HBM 생산량을 올해 두 자릿수로 확대하며 HBM 시장 리더십을 이어갈 계획이다. 이와 함께 38억7000만 달러(약 5조2000억원)를 투자해 미국 인디애나주 웨스트라피엣에 HBM 등 AI 메모리용 첨단 패키징(결합) 공장도 건설한다. 2028년 하반기부터 운영을 시작하는 인디애나 공장은 차세대 HBM 등 AI 메모리 제품을 양산하는 데 특화한 시설이다.

이번 투자로 SK하이닉스는 삼성전자·인텔·TSMC처럼 미국 반도체산업 육성법에 따른 보조금 지급 대상이 됐다. 회사 측은 "미국 정부에 보조금 지급 신청을 했고 현재 관련 절차를 밟고 있다"고 밝혔다. 투자 협약 행사에 미국 정부 대표로 참석한 아라티 프라바카 백악관 과학기술정책실장(장관급)은 "SK하이닉스 같은 기업들의 투자가 양질의 고용을 창출하고 글로벌 공급망을 강화해 나가고 있다"고 말했다.

인디애나 공장은 SK하이닉스가 HBM 수율을 향상하면서 발열을 줄이기 위해 제조 방식(HBM Package)을 기존 '차세대 MR-MUF'에서 '하이브리드 본딩'으로 전환하는 시험 무대가 될 전망이다. 하이브리드 본딩이란 칩을 쌓을 때 전기를 통하게 해주는 전도성 돌기(범프)를 없애고 칩을 바로 붙여서 데이터 전송 속도와 적층 효율성을 끌어올리는 기술이다. 이를 통해 SK하이닉스는 엔비디아 등 빅테크 고객을 위한 맞춤형 D램 제작 역량을 한층 강화할 것으로 기대하고 있다.

한편 시장조사업체 가트너는 2024년 전 세계 반도체 매출은 전년보다 16.8% 증가한 6240억 달러(약 840조원)를 기록할 것으로 예상했다. 특히 D램·낸드 등 메모리 시장은 전년보다 66.3% 성장하며 시장 반등을 이끄는 주역이 될 것으로 전망했다.