HBM 공급망 중심 SK하닉, 글로벌 빅테크 ‘3각 체계’ 속도 올린다

[사진=SK하이닉스, 그래픽=고선호 기자]

[이뉴스투데이 고선호 기자] 글로벌 AI 반도체 패권 경쟁의 주요 흐름을 좌우할 HBM(고대역폭메모리) 공급망의 맹주로 떠오른 SK하이닉스가 밸류체인 구축에 속도를 내며 본격적인 영역 확장에 나섰다.

AI 칩 부문에서 절대 우위를 차지한 엔비디아를 비롯한 글로벌 빅테크들과 협력 체계를 강화하며 AI 반도체 생산부터 공급에 이르는 전 과정에 막대한 영향력을 행사할 전망이다.

19일 SK하이닉스가 공시한 3분기 사업보고서에 따르면 SK하이닉스는 올해 3분기 중 미국 인디애나주 웨스트라피엣(West Lafayette LLC) 법인을 신설했다. 법인 신설을 통해 반도체 패키징 생산기지 설립에 속도를 내겠다는 것으로 풀이된다.

앞서 SK하이닉스는 지난 4월 4일 인디애나주 웨스트라피엣에 38억7000만 달러(한화 약 5조4000억원) 규모 AI 메모리용 어드밴스드 패키징 생산기지 건설 계획을 밝힌 바 있다. 이를 위해 퍼듀대학 등 현지 연구기관과 반도체 연구·개발에 협력도 추진한다.

SK하이닉스 인디애나 공장에서는 2028년 하반기부터 HBM 등 AI 메모리 제품이 양산될 예정이다.

지난 8월 미국 상무부는 ‘칩스법(반도체과학법)’에 따라 SK하이닉스 인디애나주 반도체 패키징 생산기지 투자와 관련해 최대 4억5000만 달러(약 6300억원) 규모의 직접 보조금과 5억 달러의 대출 지원을 확약했다.

SK하이닉스 인디애나 팹은 반도체 생산의 마지막 공정에 해당되는 패키징을 담당할 것으로 보이지만, 가장 주목해야 할 것은 주고객사인 엔비디아, 세계 1위 파운드리 기업인 대만의 TSMC를 잇는 글로벌 공급망 형성의 전초기지 역할을 맡게 될 것이라는 점이다,

현재 SK하이닉스는 엔비디아에 HBM를 최대 물량으로 공급하고 있다. 엔비디아 AI 칩에 HBM을 통합하는 작업은 TSMC 첨단 CoWoS(칩온웨이퍼-온서브스트레이트) 패키징 공정으로 담당해 왔다.

쉽게 말해 SK하이닉스가 국내 생산라인에서 HBM를 만들면 이를 TSMC가 전달받고 대만 팹에서 엔비디아 GPU에 HBM을 붙이는 방식으로 완제품을 만들어 공급을 진행하는 방식으로, 한국-대만-미국 세 단계의 이동 과정이 불가피한 체계다.

[사진=SK하이닉스]

하지만 미국 행정부의 칩스법 지원에 따라 TSMC와 SK하이닉스 모두 미국에서 신규 팹을 운영할 수 있게 돼 AI 반도체 설계부터, 생산, 패키징에 이르는 전 과정을 이전과 비교할 수 없을 정도로 빠르게 처리할 수 있는 시스템을 만들 수 있게 됐다.

TSMC 또한 내달 미국 애리조나주에 파운드리 1공장 완공식을 개최하고 내년 1분기부터 본격적인 칩 생산에 들어갈 예정이다. 아울러 TSMC는 애리조나주에 파운드리 2공장, 3공장 건설도 추진 중이다.

강화될 3사의 ‘합종연횡(合從連橫)’은 향후 6세대 HBM(HBM4)이 주를 이룰 AI 반도체 판에서 더욱 큰 시너지를 낼 가능성이 높다. 내년 하반기 양산을 시작하는 HBM4부터는 로직 파운드리를 활용하므로 파운드리 업체와 협력이 더욱 중요하기 때문이다.

HBM4는 2025년 말부터 예정된 차세대 GPU ‘루빈(Rubin)’ 아키텍처부터 본격적으로 채택할 것으로 전망된다. 루빈은 엔비디아가 2026년 출시를 목표로 개발 중인 차세대 GPU로, 주요 특징 중 하나는 HBM의 대규모 탑재다.

향후 글로벌 빅테크 기업들이 앞다퉈 루빈 도입에 나설 경우 HBM4 메모리의 수요 증가로 인한 SK하이닉스의 수혜도 더욱 확대될 전망이다.

업계 전문가는 “HBM3E 16단 등 SK하이닉스가 보유한 기술력과 안정적인 생산 경험이 HBM4 개발과 양산에 큰 영향을 미칠 수밖에 없다”며 “특히 다양해지는 글로벌 빅테크의 요구사항을 더욱 신속히 대응할 수 있다는 점이 큰 강점으로 작용할 것으로 보인다. 이러한 점이 SK하이닉스의 상승세가 지속될 것이라는 전망을 뒷받침해준다”고 설명했다.

SK하이닉스는 현재 공급되고 있는 최고 수준의 5세대 HBM까지 주도권을 쥐고 있다. AI용 GPU 시장의 독점적 지위를 확보한 엔비디아에 대규모 물량을 공급하고 있는 것은 물론 내년 출시될 차세대 GPU ‘블랙웰’ 시리즈에도 HBM3E 12단을 납품하기 위해 준비하고 있다. SK하이닉스는 빨라지는 AI가속기 발전 및 데이터 처리량 요구에 따라 차세대 HBM 개발 시기를 앞당기고, HBM3E 16단 제품 개발에 돌입하는 등 양산을 서두르는 모습이다.

이 같은 독주체제를 바탕으로 SK하이닉스는 2024년 3분기에만 매출 17조5731억원, 영업이익 7조300억원, 순이익 5조7534억원을 기록했다. 매출과 영업이익 모두 분기 기준 사상 최대에 해당한다. 특히 SK하이닉스의 이번 분기 영업이익 규모는 같은 기간 반도체 사업에서 3조원대의 영업이익을 낸 삼성전자보다 약 2배가량 앞선 수치다.

SK하이닉스가 역대급 실적을 올릴 수 있었던 배경에 대해선 HBM 매출이 전 분기보다 70% 이상, 지난해 3분기 대비 330% 이상 증가한 영향으로 알려졌다.

SK하이닉스 관계자는 “차세대 HBM3E 12단 제품을 올해 4분기부터 본격 출하할 예정으로, 같은 기간 내 반도체 매출 중 HBM 비율을 40% 이상 올려 HBM 시장 우위를 계속 지켜나갈 것”이라고 말했다.