AI 수요 확대에 반도체 설비투자 고점 갱신
글로벌 3사, 첨단 공정 경쟁 속에 투자 확대
中, 사이클 지속성 좌우하는 핵심 변수 부상

인공지능(AI) 반도체 수요를 축으로 글로벌 반도체 산업의 투자 사이클이 다시 가속 페달을 밟고 있다. 전공정과 후공정을 아우르는 반도체 장비 시장이 사상 최대 규모로 성장하는 가운데, 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 주요 메모리 기업들도 첨단 공정을 중심으로 설비투자를 확대하고 있다. 다만 글로벌 기업들의 공격적인 증설 기조 속에서 중국의 생산능력 확충이 중장기 공급 구조를 흔들 수 있는 변수로 부상하면서, 이번 슈퍼사이클의 지속성을 둘러싼 긴장감도 함께 높아지는 모습이다.

반도체 장비 시장, 2027년 1,500억 달러 돌파

29일(이하 현지시각) 국제반도체장비재료협회(SEMI)에 따르면 올해 글로벌 반도체 제조장비 매출은 전년 대비 13.7% 증가한 1,330억 달러(약 1,920조원)를 기록할 전망이다. 내년 이후에도 성장세가 이어져 2026년 1,450억 달러(약 2,100조원), 2027년 1,560억 달러(약 2,250조원)를 달성할 것으로 예상된다. 아짓 마노차 SEMI 최고경영자(CEO)는 "글로벌 반도체 장비 시장은 전공정과 후공정 전반에서 3년 연속 성장세를 보이며 2년 후에는 사상 처음으로 1,500억 달러를 넘어설 것"이라며 "AI 수요와 맞물린 시장의 흐름을 반영해 전망치를 상향 조정했다"고 밝혔다.

웨이퍼 팹 장비(WFE) 시장도 견조한 성장세를 이어갈 것으로 예상된다. WFE 매출은 2024년 1,040억 달러(약 1,500조원)로 사상 최대를 기록한 데 이어 2025년에는 11.0% 증가한 1,157억 달러(약 1,670조원)에 이를 것으로 추산된다. 이는 기존 전망치인 1,108억 달러보다 상향된 수치다. 후공정 장비 시장도 회복세를 이어갈 것으로 보인다. 반도체 테스트 장비 매출은 올해 48.1% 급증한 112억 달러(약 160조원), 조립·패키징 장비 매출은 19.6% 증가한 64억 달러(약 92조원)로 예상된다.

애플리케이션별로 살펴보면 파운드리·로직 장비 매출이 올해 666억 달러(약 960조원)에서 2027년 752억 달러(약 1,080조원)까지 확대될 것으로 예상된다. 메모리 장비 투자 역시 고대역폭메모리(HBM) 수요 증가를 중심으로 성장세가 두드러질 것으로 보인다. 낸드 장비 매출은 올해 45.4% 증가한 140억 달러(약 200조원), DRAM 장비 시장은 15.4% 증가한 225억 달러(약 320조원)로 추산된다. 또한 지역별로는 중국, 대만, 한국이 2027년까지 반도체 장비 투자 상위 3개 지역 지위를 유지할 것으로 전망된다.

반도체 슈퍼사이클에 장비·소재 기업들도 수혜

전문가들은 반도체 장비 시장 성장 동력으로 AI 수요 확대를 꼽았다. AI 가속기와 고성능 컴퓨팅(HPC) 수요 증가로 첨단 로직, D램, HBM, 첨단 패키징 분야 투자가 동반 확대되고 있다는 분석이다. 실제 골드만삭스리서치는 반도체 호황 사이클의 수혜 기업으로는 어플라이드 머티어리얼즈, 램리서치, 테라다인 등 반도체 장비 및 소재기업을 지목했다. 시장도 급성장해 내년 세계 AI 반도체 시장의 설비투자액 5,270억 달러(약 760조원)에 이를 것으로 전망된다. 이는 올해 투자액인 3,940억 달러(약 568조3,800억원)와 비교해 33.8% 증가한 규모다.

글로벌 반도체 3사의 설비투자 역시 확대 국면에 접어들었다. 마이크론은 2026 회계연도(2025년 9월~2026년 8월) 설비투자액을 180억 달러(약 25조8,000억원)에서 200억 달러(약 28조 6,500억원)로 11.1% 상향 조정했다. 삼성전자는 3분기 실적 공시를 통해 올해 반도체 부문에 41조원을 투입할 계획이라고 밝힌 바 있다. 대규모 인프라 건설과 선단 공정 증설이 동시다발적으로 이뤄지며 역대 최대 규모의 투자가 이뤄진 지난해의 기저효과로 증가율은 둔화됐지만, HBM, 고부가 D램, 서버용 SSD 등 선단 공정 설비 투자는 오히려 확대됐다.

SK하이닉스의 설비투자 시계도 한층 빨라지고 있다. 올해 SK하이닉스의 투자 그래프는 가파른 V자를 그리며 반등했다. 투자 규모는 당초 21조원에서 29조원으로 대폭 상향됐으며, 내년에는 올해보다 설비투자를 더 확대할 계획임을 공식화했다. 최태원 SK그룹 회장도 지난 3일 열린 'SK AI 서밋 2025'에서 HBM 주도권을 굳히기 위한 공격적인 투자 계획을 예고했다. 최 회장은 이 자리에서 “2027년 용인 클러스터를 오픈할 예정”이라며 “상당한 자금이 소요되지만, 공급 부족으로 인한 반도체 생태계 붕괴를 막기 위해 과감히 투자하겠다”고 강조했다.

내년 CXMT 상장 이후 中 추격 본격화될 전망

다만 중국 내 생산능력 확충은 또 다른 변수로 작용할 가능성이 있다. 최근 중국 반도체 산업은 성장세가 다소 둔화된 흐름을 보이고 있으나, 머츄어 노드(Mature Node) 중심의 내재화 투자와 함께 일부 첨단 공정 투자를 지속하며 세계 최대 시장의 지위를 유지할 것으로 전망된다. 전문가들은 중국 메모리반도체 제조사 창신메모리테크놀로지(CXMT)의 내년 상장 계획에 주목하고 있다. CXMT가 기업공개(IPO)로 대규모 자본을 조달하고 이를 HBM 자체 개발과 메모리 생산 증설 투자에 활용한다면 글로벌 상위 경쟁사의 추격에 속도를 낼 수 있다는 분석이다.

이제 중국 반도체 산업의 성장은 단순히 기술 추격과 격차의 해소라는 관점에서 벗어나 글로벌 메모리 공급 구조를 흔드는 리스크 요인으로 인식되고 있다. 현재 HBM을 포함한 첨단 메모리 분야에서는 한국과 미국, 대만이 시장을 주도하며 공정 기술과 패키징 역량 면에서 여전히 높은 진입 장벽을 유지 중이다. 그러나 상대적으로 기술 난도가 낮은 더블데이터레이트(DDR)5 등 범용 메모리 영역에서는 수요 둔화 국면 속에 중국발 저가 물량이 본격적으로 시장에 유입되면서 공급 과잉과 가격 경쟁 현상이 심화할 것이란 우려가 커지고 있다.

AI 수요 확대를 전제로 글로벌 반도체 기업의 설비투자가 동시다발적으로 진행되는 상황에서 중국의 증설 속도는 향후 사이클의 변곡점을 앞당기는 핵심 요인으로 거론된다. 업계에서는 2026년까지는 수요가 공급을 상회할 가능성이 크다고 보면서도, 설비 증설이 성숙된 시기에 진입하면 수급 균형이 빠르게 바뀔 것으로 보고 있다. 특히 중국이 첨단 메모리 분야에서 본격적인 경쟁력을 갖출 것으로 예상되는 2027년 이후에는 중국의 증설 여부와 자금 조달 성과, 실제 양산 수율이 시장에 미치는 영향이 점차 가시화될 것이란 전망도 나온다.