'HBM4E' 잡아라…삼전·하닉, 역대급 R&D 투자에 생산기반 확충

(표=이데일리 김정훈 기자)

[이데일리 송재민 기자] 국내 반도체 양사가 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 양산을 앞두고 차세대 제품인 7세대 ‘HBM4E’ 선점 경쟁에 본격적으로 나섰다. 인공지능(AI) 반도체 시장이 학습 중심에서 추론 영역으로 확대되면서 삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 메모리 기술 확보와 생산 기반 확충에 속도를 내고 있다. 양사는 지난해에만 합산 44조원 규모의 연구개발(R&D)비를 투입하며 기술 경쟁력을 끌어올렸다.

10일 금융감독원 전자공시시스템에 제출된 연결감사보고서에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 지난해 AI 반도체 주도권 확보를 위해 대규모 R&D 투자를 집행했다. 삼성전자는 지난해 경상 연구개발비로 전년(34조9981억원)보다 약 7.8% 증가한 37조7404억원을 투입하며 역대 최대치를 기록했다. 2020년 21조1115억원 수준이던 R&D 투자는 매출 확대와 함께 꾸준히 늘어 최근 매출 대비 R&D 비중도 11%대를 유지하고 있다.

SK하이닉스의 투자 증가 속도는 더욱 가파르다. 2025년 경상 개발비는 6조7325억원으로 전년(4조8541억원)보다 38.7% 증가했다. 이는 2020년(3조3703억원) 대비 약 두 배 늘어난 규모다. 업계에서는 이 같은 ‘R&D 경쟁’이 HBM4 이후 시장을 겨냥한 차세대 기술 개발의 기반이 되고 있다고 보고 있다.

삼성전자 LPDDR 기반 서버용 메모리 모듈 '소캠(SOCAMM)2'. (사진=삼성전자)

시장조사업체 트렌드포스는 오는 2027년 HBM4E가 전체 HBM 수요의 약 40%를 차지하며 핵심 세대로 자리 잡을 것으로 전망했다. 삼성전자는 최근 HBM4를 업계 최초로 양산·출하한 데 이어 올해 하반기 HBM4E 샘플 출하를 추진하고 있다.

SK하이닉스는 HBM4 개발을 완료하고 주요 고객사에 샘플 공급을 마쳤으며 현재 엔비디아 차세대 AI GPU ‘루빈(Rubin)’ 탑재를 위한 검증을 진행 중이다. 연내 양산이 예상되는 가운데 후속 HBM4E에는 10나노급 6세대(1c) D램 공정을 적용해 전력 효율을 높일 계획이다.

SOCAMM2·CXL로 전장 확대

AI 생태계가 서버를 넘어 모바일과 PC 등으로 확대되면서 고용량·저전력 메모리 수요도 빠르게 증가하고 있다. 이에 따라 서버용 저전력 D램 모듈인 소캠(SOCAMM)2와 차세대 인터페이스 기술 CXL이 새로운 경쟁 영역으로 떠오르고 있다.

최근 미국 마이크론이 256GB 소캠2 샘플을 공개하며 시장 경쟁에 불을 붙였다. 이는 삼성전자와 SK하이닉스가 개발 중인 192GB 제품보다 약 33% 큰 용량이다. 삼성전자는 10나노급 5세대(1b) 공정을 적용한 192GB 소캠2로 시장 공략에 나섰고, SK하이닉스도 1c 공정을 기반으로 제품군 확대를 추진하고 있다.

CXL 역시 ‘HBM 이후 차세대 메모리 기술’로 주목받고 있다. CXL은 서버 메모리 용량을 기존 대비 10배 이상 늘릴 수 있어 AI 인프라 확장의 핵심 기술로 평가된다. 양사는 CXL 2.0 기반 고용량 D램 제품을 확보하며 상용화를 준비하고 있다.

평택·용인 중심 생산능력 확대

용인시 처인구 원삼면에 조성되고 있는 용인 반도체 클러스터 예상 조감도. (사진=SK하이닉스)

차세대 메모리 경쟁의 또 다른 변수는 생산능력(CAPA)이다. 삼성전자는 평택캠퍼스를 중심으로 HBM 생산능력 확대에 나서고 있으며 평택 4공장(P4)에 신규 D램 라인을 설치하고 있다. 또한 2028년 가동을 목표로 평택 5공장(P5) 공사도 진행 중이다.

SK하이닉스는 용인 반도체 클러스터와 청주를 중심으로 생산 거점을 확대하고 있다. 용인 클러스터 1기 팹에 9조4000억원을 투자한 데 이어 최근 21조6000억원 추가 투자를 결정했다. 또 청주에는 19조원을 투입해 AI 반도체용 첨단 패키징 공장 ‘P&T7’을 건설할 계획이다.

김양팽 산업연구원 전문연구원은 “삼성전자와 SK하이닉스의 대규모 R&D 투자는 HBM 이후 열릴 차세대 메모리 시장을 겨냥한 것”이라며 “AI 시대에는 데이터 처리 속도와 저장 기술 경쟁이 지속되는 만큼 메모리 투자도 확대될 것”이라고 말했다.