커지는 'AI 반도체' 생태계…삼성·SK, 빅테크 경쟁 속 'HBM' 수혜 기대감

인공지능(AI)향 메모리반도체 시장의 수혜가 현실화하고 있다. AI 가속기를 직접 생산하는 등 글로벌 빅테크 기업의 수요가 빠르게 증가하면서다. 고대역폭메모리(HBM)를 사실상 독점하고 있는 한국 반도체 기업의 '업턴'에 탄력이 붙을 전망이다. 이에 HBM에서 선두를 차지하기 위한 삼성전자, SK하이닉스의 기술 개발 경쟁도 치열해지고 있다.
 
28일 업계에 따르면 생성형 AI 개발사의 안정적인 공급망을 확보하기 위한 움직임이 시작됐다. 생성형 AI를 가동하기 위해서는 이른바 AI 가속기인 그래픽처리장치(GPU)와 메모리 HBM이 필요하다. 그런데 최근 들어 AI 시장의 수요가 급증하며 AI 가속기와 HBM의 공급이 모자랄 위기에 놓였다.
 
지난 25일 오픈AI의 샘 올트먼 최고경영자(CEO)가 방한한 이유도 여기에 있다. 삼성전자와 SK하이닉스가 글로벌 HBM 시장의 약 90%를 점유하고 있기 때문이다. 이에 HBM에 있어서 한국 반도체 기업과의 협력은 불가피하다. 여기에 더해 자체적으로 AI 가속기를 직접 생산하겠다는 구상을 가진 올트먼 CEO에게 양사의 협력은 중요한 상황이다.

 
앞서 올트먼 CEO는 1박 2일간 삼성전자, SK하이닉스의 최고경영진과 회동했다. 먼저 삼성전자 평택 공장을 찾아 생산라인을 둘러보고, 경계현 삼성전자 DS부문장(사장)을 만났다. 이어 최태원 SK그룹 회장을 비롯해 곽노정 SK하이닉스 사장과 면담하며 AI 반도체 동맹을 구축한 것으로 알려졌다. 그의 방한은 약 7개월 만이다.
 

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아직 구체적인 협력 형태는 알 수 없지만, 오픈AI가 자체 AI 가속기를 개발하거나 생산하기 시작하면 삼성전자와 SK하이닉스가 직접 오픈AI에 최적화된 HBM을 공급하는 등 체계 구축이 유력하다. 현재는 AI 가속기 시장을 사실상 독점 중인 엔비디아에 HBM이 공급되면 대만 TSMC가 최종 패키징하는 방식으로 AI 반도체 공급망이 돌아가고 있다.
 
일각에서는 파운드리(반도체 위탁생산) 기술까지 보유한 삼성전자에 또 다른 기회가 될 수 있다는 분석도 나온다. 오픈AI가 자체 AI 가속기를 개발까지만 하고, 생산은 결국 파운드리에 맡길 수 있다는 전망에서다. 엔비디아와 TSMC 간 오랜 협력 체계에 대응해 오픈AI와 삼성전자라는 새로운 관계를 형성할 수 있다는 기대감이다.
 
실제 파운드리만 하는 TSMC와 달리 삼성전자는 더 큰 강점을 가지고 있다. 삼성전자의 경우 메모리와 파운드리 사업 모두 아울러 오픈AI와 협력할 경우 HBM, AI 반도체 생산을 한 번에 해결할 수 있다. 다만 오픈AI는 TSMC와도 협업 여부를 논의하는 것으로 전해졌다.
 
이와 함께 올해 삼성전자와 SK하이닉스의 수익성 회복 속도 역시 빨라질 전망이다. 마이크로소프트, 메타, 구글 등 많은 빅테크가 AI 가속기를 대량으로 필요로 하고 있어서다. 그만큼 HBM 역시 동일하게 수요가 증가한다는 의미다. 또한 오픈AI를 시작으로 안정적인 공급망을 확보하려는 빅테크가 늘수록 HBM에 대한 직접 협력을 요구하는 기업도 확대가 예상된다.
 
업계 관계자는 “고부가 D램인 HBM 시장이 AI 효과로 성장이 예상되고 있는 것은 맞다”며 “다만 HBM은 여러 개 D램을 쌓아 올려야 하는 만큼 반도체 기업에는 까다로운 기술이 요구되는 제품이라 기술력을 확보하는 게 중요하다”고 말했다.
 

샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO) [사진=유대길 기자]