비(非) 엔비디아 고객사 뜬다…내년 HBM 시장 변화 예고

AWS, 구글 등 자체 AI칩 출하량 확대…TSMC 패키징 비중도 '껑충'

엔비디아가 주도하던 HBM(고대역폭메모리) 시장이 내년 변혁을 맞는다. 자체 AI 반도체를 개발해 온 글로벌 빅테크 기업들이 최첨단 HBM 채용을 적극 늘리는 데 따른 영향이다. 

이에 따라 TSMC·브로드컴 등 관련 생태계도 분주히 움직이는 추세로, 삼성전자·SK하이닉스 등 국내 메모리 기업들도 수혜를 볼 것으로 관측된다.

22일 업계에 따르면 내년 초부터 구글·메타·아마존웹서비스(AWS) 등 글로벌 빅테크의 HBM 수요가 증가할 전망이다.

AWS가 자체 설계한 AI반도체 트레이니엄(사진=AWS)

■ 마이크론 "3번째 대형 고객사" 언급…AWS·구글 등 떠올라

기존 HBM의 수요처는 엔비디아·AMD 등 HPC(고성능컴퓨팅)용 프로세서를 개발하는 팹리스가 주를 이뤘다. 이들 기업은 자사의 GPU(그래픽처리장치)와 HBM을 결합해 AI 가속기를 만든다.

다만 구글·메타·AWS 등도 내년부터 최첨단 HBM 채용을 늘릴 계획이다. AI 산업이 고도화되면서, GPU 대비 전력효율성이 높고 비용 절감이 가능한 자체 AI ASIC(주문형반도체)의 필요성이 높아졌기 때문이다.

이 같은 추세는 마이크론이 지난 19일 진행한 회계연도 2025년 1분기(2024년 9~11월) 실적발표에서도 확인할 수 있다. 마이크론은 기존 HBM의 공급처로 엔비디아만을 언급해 왔으나, 이번 실적발표를 통해 추가 고객사를 확보했다고 밝혔다.

마이크론은 "이달 두 번째 대형 고객사에 HBM 공급을 시작했다"며 "내년 1분기에는 세 번째 대형 고객사에 양산 공급을 시작해 고객층을 확대할 예정"이라고 설명했다. 내년 HBM 시장 규모 또한 당초 250억 달러에서 300억 달러로 상향 조정했다.

반도체 업계 관계자는 "마이크론이 언급한 2, 3번째 고객사는 구글과 아마존으로 분석하고 있다"며 "이들 기업이 올 연말부터 자체 AI칩 출하량을 늘리면서 HBM3E(5세대 HBM)을적극 주문하고 있는 것으로 안다"고 설명했다.

일례로 구글은 자체 개발한 6세대 TPU(텐서처리장치) '트릴리움(Trillium)'에 HBM3E를 탑재한다. AWS는 AI 학습용으로 자체 개발한 '트레이니엄(Trainium)2' 칩셋에 HBM3 및 HBM3E를 활용할 것으로 알려져 있다. 두 칩 모두 올해 연말에 출시됐다.

(사진=TSMC)

■ TSMC·브로드컴 등 관련 생태계, 이미 움직였다

반도체 업계 고위 관계자는 "TSMC의 CoWoS 고객사 비중에 변동이 생겼다. 기존에는 엔비디아가 1위, AMD가 2위였으나, 최근에는 AWS가 2위로 올라섰다"고 밝혔다.

CoWoS는 대만 주요 파운드리 TSMC가 자체 개발한 2.5D 패키징이다. 2.5D 패키징이란 칩과 기판 사이에 인터포저라는 얇은 막을 삽입하는 기술로, HBM 기반의 AI 가속기 제작의 필수 요소 중 하나다.

브로드컴 역시 최근 AI 및 HBM 관련 시장에서 존재감을 키우고 있다. 브로드컴은 매출 기준 전 세계 3위에 해당하는 주요 팹리스다. 통신용 반도체 및 데이터센터 네트워크 사업과 더불어, 특정 고객사에 맞춘 서버 인프라 구축 사업을 영위하고 있다.

브로드컴은 자체 보유한 반도체 설계 역량을 바탕으로 구글·메타 등의 AI 반도체 설계를 지원하고 있다. 이에 따라 올 상반기에는 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 주요 D램 제조업체와 HBM3E 8단에 대한 품질 테스트를 진행해 왔다. 현재 SK하이닉스와 마이크론이 진입에 성공한 것으로 파악된다.

최근 실적발표에서는 "대형 클라우드 고객사 3곳과 AI 반도체를 개발 중"이라고 밝히기도 했다. 해당 기업은 구글과 메타, 중국 바이트댄스로 알려져 있다.

국내 반도체 업계 관계자는 "구글의 경우 이전 5세대 TPU까지는 물량이 미미해 별다른 대응을 하지 않았다"며 "다만 6세대부터는 물량을 크게 늘릴 계획으로, 이에 따라 국내 협력사 공장을 직접 둘러보는 등 만반의 준비를 하고 있다"고 설명했다.