저자: 매거진동아 · 한국인
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결국 HBM과 DDR5가 실적을 거의 끌어올렸다고 봐야 합니다. 적자의 대부분은 낸드 플래시 쪽에서 나왔고, D램 쪽은 영업이익이 5천억 원 내외 정도 나온 것으로 보입니다. 그만큼 HBM의 이익 기여도가 크게 높아진 것이죠. 그런데 주가가 왜 그렇게 움직이지 않느냐면, 시장은 항상 D램이 오르면 낸드도 따라 오른다고 인식하기 때문입니다.
이번에 D램 하우스의 캐파가 약 40% 줄었습니다. 지금까지는 계속 공급 과잉 상태였는데, 그 상황에서 HBM 전환 수요 때문에 캐파가 40% 줄어든 효과는 구조조정 속도를 크게 앞당겼습니다. 또 이번 사이클은 DDR4에서 DDR5로 전환되는 시기이기도 합니다. 감산으로 라인을 세우는 사이에 테크 마이그레이션을 할 수 있었던 것이죠.
반대로 낸드 플래시는 수요가 살아나지 않으면 사실상 답이 없는 상황이었습니다. 그래서 계속 공격적으로 감산할 수밖에 없었고, 조만간 낸드도 반등할 것이라는 데에는 대체로 이견이 없습니다. 다만 가장 중요한 낸드의 트리거 포인트는 내년 일반 서버 시장입니다.
메모리 수요는 크게 서버, 모바일, PC로 나뉩니다. 낸드는 PC의 SSD, 스마트폰의 eMMC와 UFS 등이 주요 수요처입니다. 그리고 생성형 AI 서버가 아닌 일반 서버, 특히 인텔 CPU가 들어가는 서버에 낸드가 많이 들어갑니다. 이른바 엔터프라이즈 SSD 시장인데, 올해는 이 시장이 매우 부진했습니다. 글로벌 빅테크와 클라우드 업체들의 투자 우선순위가 생성형 AI로 쏠렸기 때문입니다. 최우선 과제는 엔비디아 GPU 확보였고, 여유가 있을 때 DDR5 램을 샀습니다. 낸드는 맨 후순위였죠. 일반 서버 시장이 살아나야 낸드 수요를 기대할 수 있습니다.
삼성전자와 SK하이닉스의 희비가 엇갈린 가장 큰 이유는 HBM이라는 AI 반도체용 주문형 메모리 시장에 삼성이 제대로 대응하지 못했기 때문입니다. 더 넓게 보면, 메모리 시장은 범용(커머디티) 제품에서 주문형(스페셜티)으로 넘어가는 변곡점에 있습니다. 이 흐름에서 삼성이 주도권을 쥐기보다는 SK하이닉스가 시장을 이끌고 있습니다.
빅테크 업체들은 자기 시스템에 최적화된 하드웨어를 원합니다. 프로세서뿐 아니라 메모리도 주문형 칩이어야 AI 구현이 가장 매끄럽게 됩니다. 주문형 메모리 시장에서는 삼성보다 SK하이닉스가 앞선 모습을 보였습니다. 그 대표 제품이 HBM입니다.
애플 비전 프로를 예로 들면, 칩이 두 개 들어갑니다. M2 칩과 센서를 취합해 처리하는 R1 칩입니다. R1에는 고성능 모바일 D램이 붙는데, 이것은 기존 LPDDR5X 같은 범용 제품이 아니라 애플이 설계해 SK하이닉스에 주문한 스페셜티 제품입니다. 입출력 수가 LPDDR5X 대비 8배, 대역폭은 2배 높습니다. 속도는 매우 빠르지만 용량에서는 손해를 봅니다. 이런 제품이 앞으로 많아지는데, 이를 가장 잘하는 곳이 지금은 SK하이닉스입니다.
실제로 8월에는 엔비디아가 SK하이닉스를 방문했고, 메타도 원하는 주문형 메모리에 대해 협의하러 방문했습니다. 10월에는 틱톡 운영사 바이트댄스도 주문형 메모리 협력을 위해 SK하이닉스를 찾았습니다. 중요한 것은 빅테크들이 삼성이 아니라 하이닉스를 찾고 있다는 점입니다.
삼성도 이런 상황에 상당한 위기감을 느끼고 있습니다. 최근 발표회와 실리콘밸리 행사에서 HBM3와 차세대 제품에 대한 내용을 상세히 공개했습니다. 주문형 모바일 D램 준비도 진행 중이라고 밝혔습니다. 서버의 메모리를 확장할 수 있는 CXL 인터페이스, 페타바이트급 SSD 등도 준비되어 있다고 강조했습니다. 과거에는 고객사 요구에 불친절하다는 평가가 있었는데, 조직 시스템과 문화도 많이 바꾸고 있다는 점을 어필하고 있습니다.
엔비디아의 수요는 폭발적인데 공급이 따라가지 못하고 있습니다. H100의 경우 주문 후 인도까지 원래 40주 정도 걸렸는데, 지금은 52주로 더 늘어났습니다. TSMC가 열심히 캐파를 늘리고 있지만 수요가 그보다 더 큽니다. 애플 같은 기업들도 엔비디아 칩을 확보하려고 뛰어들고 있습니다.
엔비디아는 내년 4분기로 계획했던 차세대 칩 블랙웰(B100)의 출시를 2분기로 앞당겼습니다. 쇼티지가 길어지면 대기 중이던 수요가 AMD MI300 같은 대체 제품이나 자체 주문형 반도체 설계 쪽으로 빠져나갈 수 있기 때문입니다. 차세대 제품 로드맵을 당기는 것은 곧 HBM 수요를 폭발시키는 요인이 됩니다. H100은 80GB의 HBM을 쓰는데, 블랙웰 같은 칩은 약 2.4배인 192GB 정도를 씁니다. 따라서 HBM 수요는 당초 계획보다 더 많아지고 있습니다.
원래 HBM 시장은 올해 약 39억 달러에서 내년 약 89억 달러로 두 배 이상 성장할 것으로 봤습니다. 그런데 최근 데이터는 내년이 올해보다 175% 성장할 수 있다는 것을 보여줍니다.
디어나 AMD 같은 AI 반도체는 기본적으로 2.5D 구조를 씁니다. 위쪽에 GPU가 있고 HBM이 옆에 붙습니다. 그 아래에는 실리콘 인터포저가 있어 2.5D 구조로 연결하며, 맨 밑은 기판에 플립칩 본딩하는 구조입니다. 일종의 주상복합 구조라고 할 수 있으며, 매우 복잡해서 어드밴스드 패키징이 필요합니다. 이 패키징에 쓰는 CoWoS 캐파는 올해 초 기준 TSMC가 월 1.7만 장 정도였습니다. 수요가 너무 폭증해 TSMC가 증설을 하고 있지만, 2025년까지는 쇼티지가 이어질 것으로 보입니다. 내년 말까지 TSMC 캐파는 월 8만 장 수준으로 약 5배 가까이 늘어날 전망입니다. 그럼에도 공급이 부족해 일부 업체는 삼성 쪽으로 옮겨 오고 있습니다.
삼성은 TSMC의 CoWoS를 대체할 수 있는 I-Cube라는 2.5D 패키징 기술을 갖고 있습니다. 최근 지멘스, 구글 등이 삼성에 칩 패키징을 의뢰하고 있습니다. 삼성은 내년에 올해 대비 2.5배 투자를 한다고 밝혔습니다. 현재 삼성의 후공정 라인은 천안과 온양에 있는데, 기존 구형 설비를 걷어내고 어드밴스드 패키징 라인을 깔아야 합니다. 이 투자가 진행 중이며, 올해 말 기준 삼성의 패키징 캐파는 월 4만 장 정도로 예상됩니다. 내년 2.5배 투자가 현실화되면 월 10만 장 수준까지 늘어나는 셈입니다.
SK하이닉스도 청주 공장에 두 배 증설을 진행 중입니다. 이 투자에는 엔비디아가 조 단위 선지급을 해줬습니다. 하이닉스 자체로는 자금이 부족한데, 공급이 중요한 이슈이다 보니 선지급으로 투자를 돕고 있는 것입니다. 그럼에도 수요가 훨씬 많은 상황입니다. HBM 캐파를 두세 배 늘려도 칩당 HBM 탑재량이 늘고 있고, TSMC 캐파가 5배 증가하면 HBM이 그 수요를 감당할 수 있을지 의문입니다. 그래서 HBM 쇼티지를 조심스럽게 전망하는 시장조사 업체들이 많아지고 있습니다.
애플은 생성형 AI 쇼크로 타격을 입었습니다. 그래서 자신이 가진 장점을 최대한 활용하려고 합니다. 애플은 서버 쪽 생성형 AI는 늦었지만, 디바이스 생태계는 매우 강합니다. 또 애플 실리콘이라 불릴 만큼 칩 설계 능력도 뛰어납니다. 이 때문에 디바이스 생태계를 기반으로 요즘 핫한 온디바이스 AI를 강화하고 있습니다. 온디바이스 AI를 확대 적용해 시간을 벌고, 그사이 생성형 AI 서버 투자를 진행하고 있습니다.
챗GPT 같은 생성형 AI 서비스는 클라우드 AI입니다. 우리가 기기에서 질문을 입력하면 연산은 전부 서버에서 하고, 통신으로 답변을 보내줍니다. 그래서 지연이 생기고, 막대한 컴퓨팅 파워와 전기를 씁니다. 클라우드 AI에도 장점이 있지만, 사람들의 질문이 매번 높은 수준의 연산을 필요로 하는 것은 아닙니다. 높은 연산이 필요 없는 작업은 기기 자체에서 처리할 수 있습니다. 챗GPT의 파라미터는 약 1,500억 개인데, 사람들이 요구하는 많은 AI 서비스는 100억 개 미만의 파라미터로 충분합니다. 그런 기능은 비행기 안에서 통신이 안 되어도 쓸 수 있습니다. 애플은 이런 쪽을 강화하는 것입니다.
사실 온디바이스 AI는 스마트폰에서 이미 쓰이고 있었습니다. 밤에 카메라를 켜면 자동으로 밝기를 조정해 주는 기능이 그 예입니다. 이제 생성형 AI 쪽에서도 같은 방식으로 온디바이스 AI를 구현하려는 것입니다. 이를 위해 기존 칩에 NPU(뉴럴 프로세싱 유닛) 블록을 기본으로 탑재하고 있습니다. 모바일에서도 이 기능이 대거 확대 적용되고 있습니다.
PC CPU에는 원래 별도의 NPU 블록이 없었습니다. 그런데 이번에 나오는 인텔 메테오레이크 신규 칩셋에는 NPU 블록이 두 개 들어갑니다. 이제 온디바이스 AI를 지원하는 PC가 나오는 것입니다. 그래서 내년 PC 수요를 기대하는 사람들은 'AI 되는 PC'가 마케팅 포인트가 될 것으로 보고 있습니다.
퀄컴은 원래 모바일 AP를 주로 만들었습니다. 스마트폰의 스냅드래곤이 대표적입니다. 최근에는 윈도우 OS용 칩인 스냅드래곤 X 엘리트를 내놨습니다. 마이크로소프트도 이에 상당히 전향적으로 바뀌었습니다. 과거 마이크로소프트와 인텔은 '윈텔 동맹'이라 불릴 만큼 공고했습니다. PC 시대에는 윈도우와 인텔 인사이드가 기본 공식이었습니다. 그런데 같은 x86 계열에서 AMD가 치고 들어오자, 마이크로소프트 입장에서는 호환성에 문제만 없으면 괜찮았습니다. 그동안에는 ARM 기반 칩이 윈도우에 들어오는 데 대해 반대는 없었지만 적극적이지도 않았습니다. 이제는 ARM 기반 칩이 윈도우에 들어오는 것을 매우 적극적으로 환영하고 있습니다.
마이크로소프트가 이렇게 바뀐 이유는 AI에 진심이기 때문입니다. 이번 실적 발표에서 영업이익률은 48%를 기록했고, 전년 대비 두 자릿수 성장을 했습니다. 그 성장의 중심에 AI가 있습니다. AI가 잘되면 무엇이든 지원하겠다는 것이고, 인텔과의 동맹이 느슨해져도 상관없다는 입장입니다. 그래서 퀄컴 스냅드래곤의 윈도우 진입을 환영하고 지원합니다. 최근에는 엔비디아가 ARM 기반으로 CPU를 설계해 윈도우에 들어오겠다고 했을 때도 적극 지원했습니다. AMD조차 기존 x86 아키텍처 칩 대신 ARM 기반 칩을 설계해 윈도우 시장에 진입하려 하고 있습니다.
결국 온디바이스 AI라는 시장 트렌드 때문에 윈텔 동맹이 느슨해지고, ARM 계열 칩이 PC와 나아가 서버까지 진출할 기반이 마련된 것입니다.
마이크로소프트와 구글의 주가 흐름이 엇갈린 것도 결국 AI로 돈을 버느냐 못 버느냐의 차이입니다. 전통 클라우드 사업에 AI가 붙어야 계속 수익이 됩니다. 이 부분에서 MS는 확실한 성과를 보여줬고, 구글은 다소 부진했습니다.
이는 스마트폰으로 전환될 때 노키아나 모토로라가 겪은 전철을 구글이 밟는 것 아니냐는 기시감을 줍니다. 구글은 AI에서 압도적인 회사입니다. 생성형 AI의 기반인 트랜스포머 아키텍처도 구글이 만들었습니다. 그런데도 구글이 다소 더딘 모습을 보이는 이유는 사업적 한계 때문입니다. 구글이 돈을 버는 것은 대부분 검색 엔진입니다. 생성형 AI에 질문하면 바로 답이 나오는데, 검색은 광고가 먼저 나오고 답변이 나중에 나옵니다. 검색 광고 매출이 대부분인 상황에서 생성형 AI로 바로 전환하면 기존 매출을 스스로 잠식하는 카니발리제이션이 생깁니다. 그래서 구글은 기술이 좋다는 것을 알면서도 조직과 회사의 관성 때문에 갑자기 속도를 높일 수 없습니다.
반면 MS의 빙은 검색 점유율이 한 자릿수도 안 되었습니다. 잃을 게 없었던 것입니다. 그래서 빠르게 생성형 AI로 전환할 수 있었고, 그것이 성과로 이어졌습니다. 기득권이 없기 때문에 오히려 더 혁신적일 수 있었던 것입니다.
AI 트렌드 자체는 올해와 내년 모두 꺾일 것 같지 않습니다. 따라서 AI 반도체와 HBM에 대한 트렌드도 꺾이지 않을 가능성이 큽니다. 우리나라가 이 흐름에서 주목해야 할 지점은 삼성 파운드리의 역할 확대입니다. 삼성이 단순히 SK하이닉스를 추격하는 HBM3 포지션에 그칠 것인지, 아니면 파운드리 선단 공정과 턴키 방식으로 큐브(I-Cube)까지 확장할 것인지가 매우 중요합니다. 그렇게 되면 관련 밸류체인이 수혜를 입을 수 있습니다.
또 전공정 쪽도 주목해 볼 만합니다. 전통적 수요가 빠르게 올라오고 있고, 4분기부터는 D램과 낸드 가격이 빠르게 상승하고 있습니다. 그동안 후공정에 비해 상대적으로 소외됐던 전공정 관련주, 특히 프로세스 케미칼 업체들이 괜찮아 보입니다. 이 업종에서는 EUV 노출도가 높은 동진쎄미켐, 3나노 GAA 공정에 케미칼을 공급하는 솔브레인, 고순도 과산화수소 같은 세정액 원재료를 공급하는 한솔케미칼 등을 편안하게 볼 수 있지 않을까 생각합니다.
기판 업체들도 최근 주가가 많이 조정받았습니다. 심텍, 대덕전자, 해성디에스, 삼성전기 같은 회사들도 주목할 만합니다.
다만 밸류에이션은 부담스럽습니다. 특히 한미반도체는 최근 AI ETF에서 가장 높은 비중으로 편입되고 있습니다. 한국투자 에이스 AI ETF의 경우 삼성전자, SK하이닉스, 한미반도체가 각각 25%로 같은 비중입니다. 11월 중순 나오는 미래에셋 타이거 ETF는 한미반도체 약 16.5%, 이오테크닉스 약 8.8%, 동진쎄미켐과 솔브레인이 각각 약 6%대로 편입됩니다. 이처럼 수급이 계속 들어오고 있으니, 수급이 이어지는 동안은 주가가 더 오를 수 있습니다. 다만 밸류에이션 부담이 있다는 점은 분명합니다.
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