삼성전자가 인공지능(AI) 반도체 시장을 이끄는 '큰손'인 엔비디아에 4세대 고대역폭메모리(HBM)인 HBM3를 공급하는 것으로 전해졌다. 이에 따라 올해 3분기에 AI 분야 고부가가치 주력 제품인 삼성전자 5세대 HBM3E가 엔비디아 품질 테스트를 통과할지 기대감도 커지고 있다. 삼성전자가 최대 고객사인 엔비디아와 HBM 품목별 거래를 이어갈 경우 AI 반도체 사이클을 타고 HBM 분야 선두 주자인 SK하이닉스를 따라잡는 발판을 마련할지도 주목된다. 삼성전자는 차세대 HBM인 6세대 HBM4도 내년 양산을 목표로 개발 중이다.

24일 로이터통신은 삼성전자가 엔비디아에 4세대 HBM3를 납품하기 위한 품질 테스트를 처음으로 통과했다고 보도했다. 로이터통신은 2명의 소식통을 인용해 "삼성전자 HBM3는 이르면 다음달부터 엔비디아가 중국 시장용으로 개발한 H20 그래픽처리장치(GPU)에 공급될 예정"이라고 전했다. 엔비디아의 기존 조달처인 SK하이닉스가 HBM3E 생산을 늘리는 대신 HBM3 공급을 조절하는 가운데 엔비디아는 HBM3 대체 거래처가 필요한 상황이다. 다만 삼성의 HBM3가 엔비디아의 다른 AI 프로세서에도 사용될지 여부는 현재 명확하지 않다고 로이터통신은 덧붙였다.

이와 관련해 삼성전자는 "고객사 관련 사안은 확인해줄 수 없다"는 입장을 밝혔지만 업계에서는 삼성전자가 이미 엔비디아에 HBM3를 공급하는 것으로 보고 있다. 삼성전자는 지난해 3분기 HBM3를 처음으로 양산하면서 다수의 고객사에 납품한 데 이어 엔비디아와도 거래를 개시한 것이다.

다만 AI 시장 확대로 고사양 HBM 수요가 급증하면서 시장의 관심은 HBM3보다 HBM3E에 쏠리고 있다. HBM은 D램 여러 개를 쌓아 만든 고성능 메모리로 데이터 처리 속도가 획기적으로 높아 AI 반도체의 연산작업을 돕는 역할을 한다. 로이터통신은 이날 "삼성전자 HBM3E가 아직 엔비디아의 품질 테스트를 통과하지 못했다"고 보도했지만 삼성전자는 "여전히 테스트는 순조롭게 진행 중"이라며 합격 가능성을 내비쳤다.

앞서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)도 지난달 대만 컴퓨텍스 현장에서 "HBM 테스트가 아직 끝나지 않았을 뿐이며 인내심을 가져야 한다"며 "SK하이닉스와 마이크론, 삼성전자 3사 모두 우리에게 메모리를 공급할 것"이라고 설명했다.

삼성전자는 엔비디아에서 HBM3E 8단 품질 인증을 올해 3분기, HBM3E 12단 인증을 올해 4분기 완료한다는 목표를 정한 것으로 알려졌다. 업계에서는 삼성 HBM3E가 엔비디아 품질 테스트를 통과하는 건 시간문제라고 보고 있다. 최근 엔비디아가 TSMC에 하반기 출시할 차세대 AI 가속기 블랙웰 주문량을 애초 계획보다 25% 늘렸다는 보도도 나왔다. 현재 SK하이닉스와 마이크론이 엔비디아에 물량을 대고 있지만 삼성전자까지 HBM3E를 공급해야 블랙웰 물량 증가가 가능하다는 분석이다. 대만 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 지난해 전 세계 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스가 53%로 1위였으며 삼성전자가 38%로 뒤를 이었다.

이달 초에는 삼성전자가 HBM3E의 PRA(양산준비승인)를 마쳤다는 소식도 전해졌다. PRA 완료는 엔비디아와 무관하게 삼성전자 내부 HBM 기준을 충족했다는 뜻이지만 양산 직전 단계로 간주된다. 노근창 현대차증권 연구원은 "HBM3와 HBM3E 패키징 방법이 똑같기 때문에 삼성이 엔비디아에 HBM3를 공급한다는 의미는 연내 HBM3E에 대한 승인이 떨어질 가능성도 높다는 뜻"이라며 "반도체 호황 사이클은 상승 곡선을 타고 2025년을 넘어 2026년 상반기까지 이어질 수 있다"고 진단했다.

삼성전자가 엔비디아에 차세대 HBM을 본격적으로 납품하게 되면 AI 반도체 호황 사이클에 편승해 어닝 서프라이즈를 이끌 것으로 전망된다. 삼성전자 반도체 사업부인 DS(디바이스솔루션)부문은 작년에만 영업적자 15조원을 기록하다가 올 1분기 영업이익이 1조9100억원으로 5개 분기 만에 흑자 전환에 성공했고 올해 2분기에는 6조원가량의 영업이익을 거둘 것으로 추정된다. 트렌드포스는 "2025년까지 고급 AI에 대한 수요가 강세를 유지하면서 엔비디아의 차세대 블랙웰이 시장 주류로 부상할 것"이라며 "AI 서버 시장 수요가 지속돼 전체 HBM 공급량은 2025년까지 두 배로 증가할 것"이라고 내다봤다.

삼성전자는 최근 HBM 개발팀을 신설하는 등 고사양 메모리 시장에서 경쟁사에 밀리지 않겠다는 뜻을 내비치고 있다. 삼성전자는 2015년부터 메모리사업부 내에서 HBM 개발 조직을 운영해오다가 최근 조직개편으로 HBM 전담 조직을 강화했고 HBM3와 HBM3E뿐 아니라 차세대 HBM4 기술 개발에도 집중할 것으로 알려졌다.

[박승주 기자 / 강계만 기자]

박승주 기자([email protected]), 강계만 기자([email protected])