같은 커스텀 메모리, 다른 길…한국은 HBM·중국은 3D로 승부

커스텀 HBM으로 고객 생태계 확장하는 K-메모리…중국은 3D IC 기반 맞춤형 메모리로 추격

인공지능(AI) 반도체 시대가 본격화하면서 메모리 산업 경쟁 축이 범용품 생산에서 고객 맞춤형 설계로 이동하고 있다. 하지만 한국과 중국이 바라보는 '커스텀 메모리' 전략은 출발점부터 다르다. 한국이 고성능 AI 반도체 시장에서 빅테크 고객을 확보하고 차세대 메모리 표준을 선점하기 위한 전략으로 커스텀 고대역폭메모리(HBM)을 앞세우는 반면, 중국은 미국 정부의 반도체 제재를 우회하기 위한 대안으로 3D 커스텀 메모리 기술을 키우고 있다. 

5일 반도체 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4 이후 커스텀 HBM 시장 확대에 주력하고 있다. AI 반도체가 그래픽처리장치(GPU) 중심에서 주문형 반도체(ASIC), 신경망처리장치(NPU) 등으로 다변화하면서 고객별 요구사항이 달라지고 있기 때문이다. 

삼성전자 HBM4(사진=삼성전자)

반도체 업계 관계자 A는 "한국 메모리 업계는 HBM4부터 맞춤형을 지원하기 시작해, HBM4E부터는 커스텀으로 전환하려고 한다"며 "기존 JEDEC 규격에 맞춰 찍어내던 범용 메모리와 완전히 다른 시장이 열리는 것"이라고 말했다.

삼성전자와 SK하이닉스는 고객 맞춤형 설계 역량 확보에 집중하고 있다. HBM 베이스 다이 구조를 변경하거나 인터페이스를 최적화하고, 파운드리와 패키징 기술을 결합해 고객이 원하는 AI 반도체에 맞는 메모리를 제공하는 방식이다.

앞선 관계자 A는 "앞으로 HBM 경쟁은 누가 더 많은 제품을 생산하느냐보다 누가 고객 AI 시스템에 맞는 메모리를 설계할 수 있느냐가 중요할 것"이라며 "커스텀 HBM은 메모리 업체가 AI 반도체 생태계 안으로 들어가는 수단"이라고 말했다.

삼성전자는 메모리와 파운드리를 동시에 보유한 점을 활용해 커스텀 HBM 경쟁력을 강화할 계획이다. AI 반도체 고객이 원하는 로직과 메모리, 첨단 패키징을 하나의 솔루션 형태로 제공할 수 있다는 점을 부각하고 있다. 

SK하이닉스 역시 그간 HBM 시장 주도권을 기반으로 고객 맞춤형 메모리 협력을 확대하고 있다. HBM 공급을 넘어 AI 고객과 제품을 공동 설계하는 파트너로 역할을 넓히겠다는 전략이다. 

중국 안후이성 허페이에 위치한 CXMT 본사.(사진=CXMT)

반면 중국 커스텀 메모리 전략은 다소 다른 방향으로 전개되고 있다. 미국의 반도체 수출 규제로 HBM 확보와 첨단 공정 접근이 제한되면서 기존 방식으로는 AI 경쟁에 참여하기 어려워졌기 때문이다. 

중국에서는 3D IC와 칩렛, 하이브리드 본딩 등을 활용한 커스텀 메모리가 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 최첨단 HBM을 그대로 따라가기보다 기존 메모리를 적층하거나 패키징 기술을 활용해 AI 시스템 성능을 끌어올리는 방식이다.

AI 반도체 업체 고위 관계자 B는 "3D D램은 결국 커스터마이즈 D램이라고 보면 된다"며 "현재 중국이 3D 기술 관련해서는 글로벌 리더"라고 설명했다.

그는 "삼성전자와 SK하이닉스는 표준 D램을 대량 생산하는 것이 핵심 사업 모델이고, 특정 고객용 커스터마이즈 D램 제작은 수지타산을 맞추기 어려울 확률이 높다"며 "해당 분야에선 중국이 치고 나갈 가능성이 충분하다"고 분석했다.

다만 중국이 집중하는 3D 적층 기술이 장기 해법이 될 수 있을지는 지켜봐야 한다는 지적도 나온다. 메모리를 수직으로 쌓으면 데이터 처리속도와 집적도를 높일 수 있지만, 적층 수가 늘수록 발열과 전력 공급, 수율 문제가 커진다. 

한 반도체 업체 대표 C는 "HBM만 해도 계속 쌓을 수 있을지에 대해 의견이 갈린다"며 "반도체는 계속 발전할텐데 여기서 한두 번 쌓는 게 크게 의미가 있을 것 같지 않다"고 설명했다.

업계에서는 AI 반도체 시장 확대와 함께 메모리 역시 고객 맞춤형 제품 비중이 점차 커질 것으로 보고 있다. 

또 다른 반도체 업계 관계자 D는 "범용 메모리 중심의 기존 사업 구조에서는 대량 생산과 원가 경쟁력이 중요했지만, 앞으로는 고객별 요구에 대응할 수 있는 설계와 생산 유연성이 중요해질 수 있다"고 말했다.