[삼성 돌파구上] 수요예측 실패 패착원인 지목…HBM 시장 빈틈 노린다

【투데이신문 최주원 기자】 엔비디아와 삼성전자의 고대역폭 메모리(HBM) 재설계 협력이 반도체 업계의 주목을 받고 있다. 특히 엔비디아 젠슨 황 CEO의 삼성전자 HBM 재설계 주문 발언이 후폭풍을 일으키며 양사의 협력이 도전에 직면하고 있다. 다만 엔비디아의 ‘블랙웰’ 발열 문제와 미국의 반도체 수출 규제 확대가 삼성전자가 기술 격차를 좁힐 기회라는 평가도 나오고 있다.

20일 업계에 따르면 지난 7일(현지시각) ‘CES 2025’가 열린 미국 라스베이거스에서 젠슨 황 CEO는 기자들과 만나 삼성전자의 HBM 설계를 언급했다. 이 자리에서 젠슨 황은 “삼성이 HBM에 있어서 성공할 것이라고 확신한다”며 “하지만 삼성은 새로운 설계를 해야 한다”고 말했다. 이는 2023년 하반기부터 엔비디아의 품질 검증 절차를 진행 중인 삼성전자의 8단 5세대 HBM3E를 지칭하는 발언으로 풀이된다.

■ 엔비디아와 HBM

HBM은 인공지능(AI)과 관련된 고성능 시스템에서 필수적인 구성 요소다. HBM은 다수의 DRAM 칩을 수직으로 적층해 데이터 처리 속도를 대폭 끌어올려 병목 현상을 해결한다. 이는 방대한 데이터를 빠르게 GPU에 전달해 AI의 연산 속도와 학습 속도를 높여주는데 기여한다. 특히 최근 AI 반도체 수요 급증에 맞춰 HBM 시장도 빠르게 성장하고 있다.

엔비디아의 제품에서 HBM이 긴밀히 쓰이는 요소는 AI 가속기의 성능 향상에 크게 기여한다. 이는 HBM의 특성과 데이터 전송 속도에 대한 요구가 엔비디아의 제품 설계에 큰 영향을 미치기 때문에 협력사와의 파트너십이 더욱 중요해지고 있다.

엔비디아 관계자는 “엔비디아 제품은 단일 파트너사에 의존하지 않는다”며 “삼성전자와 SK하이닉스 제품뿐만 아니라 다양한 파트너사의 제품을 사용하고 있다”고 설명했다.

■ 엔비디아와 삼성전자

엔비디아와 삼성전자는 반도체 및 그래픽 기술 분야에서 오랜 기간 동안 협력 관계를 유지해왔다. 엔비디아와 삼성의 협력은 2000년대부터 그래픽 카드용 메모리 개발을 함께 하며 시작됐다. 개발을 거듭하며 엔비디아는 그래픽 처리 장치(GPU) 분야에서 세계적인 강자로 자리매김했고 삼성전자는 메모리 반도체 및 스마트 기기 제조 분야에서 인정받아 왔다.

하지만 현재 HBM 시장 주도권은 10년 전부터 HBM 개발에 적극적으로 뛰어든 SK하이닉스가 잡고 있다. 삼성전자는 2년 전부터 엔비디아의 HBM3와 HBM3E 테스트 통과를 위해 힘썼지만, 지난해 HBM3E 8단 및 12단 제품이 테스트에 통과하지 못했다는 결과가 나오며 반도체 업계에 적잖은 충격을 줬다. 이 사이에 SK하이닉스는 AI용 GPU 시장의 80% 이상을 장악하며 엔비디아에 HBM3를 사실상 독점 공급하고 있다.

삼성전자는 그간 HBM3E 제품을 4세대 1a D램으로 제작해 왔다. 경쟁사 SK하이닉스와 마이크론이 5세대 1b D램으로 HBM을 만들고 있는 것을 고려하면, 삼성의 HBM용 D램 기술은 한 세대 뒤처져 있다고 볼 수 있다. 삼성은 현재 HBM에 들어가는 D램을 최선단 제품으로 교체하는 작업을 진행 중이다.

상명대학교 경영학부 서지용 교수는 “삼성전자가 HBM 관련 수요 예측을 잘못한 것이 기술력레서 뒤처진 원인일 것”이라며 “경쟁업체인 SK하이닉스가 해외 업체들과의 제휴 과정에서 글로벌 파트너십에 적극적으로 참여한 반면, 삼성은 그렇게 하지 못했던 점이 지금의 차이를 만들었다고 본다”고 평가했다.

다만 젠슨 황 CEO는 삼성을 여전히 전략적 파트너로 주시하고 있다. 그는 “삼성전자는 엔비디아의 첫 HBM을 만들기도 했다”며 “삼성전자가 매우 빠르게 헌신적으로 작업하고 있는 만큼 HBM 개발에 성공할 것이라는 건 의심의 여지가 없다”고 언급한 바 있다.

■ 주춤한 엔비디아, 삼성전자의 기회

엔비디아는 연초부터 뜻하지 않은 이중고를 겪고 있다. 주요 고객사들이 과열 문제로 최신 AI 칩 ‘블랙웰’ 주문을 연기한 데다가 미국 정부가 반도체 수출 규제를 전 세계로 확대하는 방안을 공식 발표하면서 직격탄을 맞았기 때문이다.

블랙웰 시리즈의 발열 문제는 지난해 11월에도 제기된 바 있다. 블랙웰 AI 가속기를 서버에 탑재할 경우 서버가 과열되는 문제로 엔비디아가 서버랙 공급 업체에 설계 변경을 요청했다는 보도가 잇따른 바 있다.

외신에 따르면 마이크로소프트(MS), 아마존웹서비스(AWS), 구글, 메타플랫폼 등 엔비디아 핵심 고객사들은 ‘블랙웰 GB200 랙 주문을 미루고 있다. 데이터센터에 사용되는 랙은 칩과 케이블 및 기타 장비를 수용하는 구조물인데, 블랙웰 칩이 탑재된 랙의 첫 번째 출하분에서 과열이 발생하고 칩 간 연결 방식에 결함이 생긴 것으로 알려졌다.

이에 삼성전자와 SK하이닉스 등 엔비디아에 공급을 하고 있는 국내 주요 반도체 업체가 영향을 받을 것이라는 목소리가 나온다. 특히 삼성전자는 이 기회로 경쟁사와의 HBM 기술 격차를 좁힐 수 있는 시간을 벌게 됐다는 분석이 나오기도 한다. 후발주자인 삼성이 자체 테스트를 진행할 수 있는 시간을 벌 수 있다는 예측 때문이다.

이에 삼성전자 관계자는 “대외적 상황을 예의주시 하고 있지만 HBM 개발 일정이 크게 달라지는 것은 없다”며 “정해진 매뉴얼대로 차근히 준비해 나갈 예정”이라고 말했다.

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