내년 HBM까지 거의 다 팔렸다, 마이크론 '어닝서프라이즈'
AI 메모리 3파전 본격화 양상, HBM3E에서 결판 날까
관건은 엔비디아의 최종 퀄(Qualifying) 테스트 통과

미국의 메모리 반도체 기업 마이크론이 어닝서프라이즈를 기록하면서 시간외 거래에서 15% 급등했다. 예상외로 강한 HBM(고대역폭메모리) 수요가 마이크론의 실적을 견인한 가운데, SK하이닉스-삼성전자로 굳혀졌던 HBM 시장판도가 바뀔지에 시선이 집중된다.

마이크론 어닝서프라이즈 기록

20일(현지시간) 마이크론은 장 마감 후 이뤄진 2분기 실적 발표에서 시장 예상을 훨씬 넘어선 결과를 내놨다. 시장에서 예상한 주당순이익(EPS)가 25센트 손실이었는데, 이것이 42센트 순이익으로 전환됐고 매출도 시장예상인 53억5,000만 달러를 상회한 58억2,000만 달러(약 7조7,000억원)를 기록했다.

마이크론이 내놓은 3분기 전망도 시장예상 60억 달러에서 크게 높인 66억 달러를 기록할 것으로 수정됐다. 산제이 메로타 마이크론 CEO는 “마이크론은 AI 산업의 성장에 따른 최대 수혜기업”이라고 자신했다. 이어 2024년에는 반도체 산업이 반등할 것이고 2025년에는 기록적인 매출 수준을 볼 수 있을 것이라고 강조했다. 이 같은 마이크론의 어닝서프라이즈는 HBM이 이끌었다. 마이크론에 따르면 2024년 HBM이 이미 완판됐고, 2025년도 대부분 완료됐다.

SK하이닉스·삼성전자·마이크론, AI 메모리 3파전

AI 반도체 핵심 부품인 HBM 시장을 둘러싼 SK하이닉스와 삼성전자, 마이크론의 3파전이 갈수록 치열해지는 모양새다. SK하이닉스가 시장을 선점한 가운데 마이크론과 삼성전자가 추격하면서 HBM 시장판도 변화도 예고됐다.

지난달 26일 마이크론은 HBM3E 양산을 공식화했다. 이번 제품은 10b나노미터(㎚)급 D램이 8단으로 적층된 24GB 용량의 제품으로, 엔비디아 H200에 탑재된다. 이와 함께 이달 내 12단 제품을 개발하겠다는 목표도 세웠다. 삼성전자 역시 HBM3E 주도권 확보를 위한 의지를 불태우고 있다. 그간 HBM3에서 기존의 위상을 보여주지 못했던 것을 HBM3E를 통해 만회하겠다는 구상으로 풀이된다.

이같은 의지를 반영하듯 삼성전자는 지난달 27일 36GB HBM3E 12단 D램 개발했다고 밝히기도 했다. 마이크론이 HBM3E 8단 제품을 양산하겠다고 발표한 지 하루만이다. 해당 제품은 첨단 열압착 비전도성 접착 필름(TC-NCF)이 적용돼 8단 제품과 동일한 높이를 구현한다. 삼성전자는 HBM3E 12단 샘플을 고객사에 제공했으며 상반기 양산에 돌입할 예정이다.

HBM3에서 우위를 점했던 SK하이닉스도 지난달 HBM3E 8단 제품의 초기 양산에 들어갔다. 가까운 시일 내 고객 인증을 완료해 본격 양산을 시작할 계획이다. 아울러 연내 12단 제품 개발을 완료할 계획도 세웠다.

반도체 업계는 올해부터 HBM 시장 판도가 정해질 것으로 보고 있다. 지난해에는 엔비디아와 전략적 협력 관계를 구축한 SK하이닉스가 승기를 잡았으나, 올해부터는 더 많은 HBM 물량 확보를 위해 엔비디아의 공급 협력사 다각화가 예상되고 있어서다.

퀄 테스트 가장 먼저 통과한 기업이 승기 잡을 것

HBM 시장 선점을 두고 3사가 치열한 눈치 싸움을 벌이고 있는 가운데, 관건은 엔비디아의 최종 퀄(Qualifying) 테스트 통과다. 퀄 테스트는 통상 최종 계약 전까지 가장 중요한 단계로 꼽힌다. 반도체 칩 성능을 비롯해 고객사의 제품이 적합한지를 중점적으로 살펴보기 때문이다.

더욱이 최근 HBM 등 차세대 반도체는 고객맞춤형(커스터마이징)으로만 생산하고 있어 퀄 테스트가 다른 기존 반도체 제품보다 중요하다. 업계는 퀄 테스트를 가장 먼저 통과한 기업이 승기를 잡을 것으로 전망하고 있다.

다만 엔비디아의 퀄 테스트를 통과는 녹록지 않다. 성능이나 발열, 완성도 면에서 높은 점수를 받아야 하기 때문이다. 더욱이 HBM은 전 공정을 마친 후 실리콘관통전극(TSV) 공정까지 개별 반도체 칩으로 자르는 다이싱(Dicing)을 하지 않고 웨이퍼를 적층 후 패키징하는 WLP(Wafer level packaging)을 진행한다.

또한 여러 반도체와 함께 AI 가속기로 패키징되는 HBM 특성상 불량이 날 경우 후처리가 복잡해지는 만큼 퀄 테스트의 기준이 상당히 높다. 이렇다 보니 삼성전자는 HBM3에서도 수차례에 걸쳐 퀄 테스트를 통과하지 못하고 있다. 샘플 제품을 양산하고는 있지만 아직까지 엔비디아의 정식 납품은 못하고 있는 상황이다.