HBM 매출 비중 23% 돌파…'박리다매' 메모리 공식 깨졌다

지난 30년 동안 삼성전자와 SK하이닉스 등 메모리 반도체 기업들이 시장을 지배해 온 핵심 공식은 단순했다. 더 미세한 공정으로 불량률을 낮춰, 남들보다 더 많이, 더 싸게 찍어내는 '박리다매'식 양산이었다. 하지만 AI 시대가 본격화되면서 이 불패의 공식이 근본적으로 흔들리고 있다.

정보통신기획평가원(IITP)이 전한 AI·ICT 브리프 2026-18호에 따르면, 메모리 반도체의 가치 구조는 급격히 재편 중이다. 2025년 기준 전체 DRAM 생산량에서 고대역폭메모리(HBM)가 차지하는 비중은 10% 남짓에 불과하지만, HBM이 벌어들이는 매출은 전체 DRAM 매출의 23%에 달한다. 적은 생산량으로 압도적인 수익을 창출하는 구조로 변모한 것이다.

'칩 단품' 넘어 '복합 시스템'으로 진화하는 메모리

메모리는 이제 단순한 부품을 넘어 전체 시스템의 성능을 좌우하는 핵심 주역으로 격상됐다. 과거에는 칩 단품의 성능이 중요했다면, 이제는 칩 아래에서 신호를 제어하는 베이스 다이(Base Die), 칩을 입체적으로 쌓아 올리는 첨단 패키징, 그리고 이를 제어하는 소프트웨어까지 결합된 '복합 시스템'으로 진화하고 있다. 실제로 AI 서버 전체 원가에서 메모리가 차지하는 비중은 65~70%에 육박한다. 메모리가 없으면 고가의 GPU나 AI 칩도 작동할 수 없는 핵심 병목 지점이 된 것이다.

이 과정에서 범용 DRAM과 HBM 사이의 '경합 구조'도 나타난다. HBM은 일반 DDR5 DRAM보다 실리콘 면적을 35~45% 더 많이 점유하며 수율 손실도 크다. HBM 하나를 만들 자원으로 일반 DRAM은 세 배나 더 생산할 수 있다. 그럼에도 불구하고 메모리 기업들이 HBM에 집중하는 이유는 고객사 맞춤형 요구가 커졌기 때문이다.

빅테크 기업들은 자사 서비스에 최적화된 독자 AI 칩을 직접 설계하고 있다. 다만 반도체 산업의 특성상 완전한 수제작은 국제 표준 규격과 막대한 개발 비용 문제로 어렵다. 이에 메모리 기업들은 국제 표준을 준수하면서도 가속기와 직접 연결되는 베이스 다이, 패키징 방식, 컨트롤러 및 펌웨어를 고객사 AI 칩에 맞춰 조정하는 '표준 기반의 반(半)맞춤형 최적화' 전략을 취하고 있다. 이로 인해 빅테크와 메모리 기업의 관계는 단순 부품 공급자와 구매자를 넘어, 설계 초기 단계부터 물량을 사전 예약하고 협력하는 '공동 크리에이터'이자 '아키텍트' 관계로 변화했다.

K-반도체의 승부수, 제조를 넘어 생태계로

한국의 SK하이닉스와 삼성전자는 현재 HBM 시장 주도권을 쥐며 유리한 고지에 올라 있다. 하지만 경쟁의 축이 제조 이후의 영역으로 빠르게 이동하고 있어, 향후 세 가지 핵심 과제 해결이 성패를 가를 전망이다.

첫째는 설계 및 첨단 패키징 역량 강화다. HBM4 세대부터는 첨단 로직 공정이 적용되는 베이스 다이 설계가 중요해지며, TSMC와 같은 글로벌 파운드리와의 첨단 패키징 협력 체계가 필수적이다. 둘째는 CXL(Compute Express Link) 분야의 주도권 확보다. 현재 CXL 컨트롤러 시장은 아베리나(Avirna), 에스트라렉스(Astarex) 같은 미국 IP 기업들이 선점하고 있어, 칩 제조를 넘어 시스템과 운영 소프트웨어까지 다룰 수 있는 역량이 요구된다.

마지막은 통합 검증 실증 생태계 구축이다. 메모리 단품의 성능을 넘어, 국산 NPU(신경망처리장치)와 클라우드, 시스템 소프트웨어가 실제 데이터센터 환경에서 원활히 작동하는지 확인할 수 있는 통합 실증 플랫폼 확충이 필요하다. 결국 한국 메모리 산업의 다음 단계는 단순 양산 기술 우위를 넘어, 글로벌 고객과의 구조적 파트너십 및 통합 생태계 역량으로 전환하는 '투 트랙 전략'에 달려 있다.