SK하이닉스가 글로벌 파운드리 1위 업체인 대만 TSMC와 협업을 통해 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 개발 및 생산과 어드밴스드 패키징 기술 강화에 나선다.

SK하이닉스는 엔비디아, TSMC와의 삼각 편대를 바탕으로 인공지능(AI) 메모리 성능한계를 돌파하겠단 계획이다.

19일 SK하이닉스에 따르면, 최근 대만 타이베이에서 TSMC와 기술협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결하고, 2026년 양산 예정인 ‘HBM4(6세대 HBM)를 개발하는데 협력하기로 했다.

구체적으로 양사는 HBM 패키지 내 최하단에 탑재되는 ‘베이스 다이(Base Die)’ 성능개선에 주력할 계획이다.

HBM은 베이스 다이 위에 D램 단품 칩인 코어 다이(Core Die)를 쌓아 올린 뒤 실리콘관통전극(TSV) 기술로 수직 연결해 만든다. 베이스 다이는 이 과정에서 그래픽처리장치(GPU)와 연결해 HBM을 컨트롤하는 역할을 담당한다. 또, TSV는 D램 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 기술이다.

SK하이닉스는 5세대 HBM3E까지는 자체공정으로 베이스 다이를 만들어왔다. 하지만 HBM4부터는 로직(Logic) 선단 공정을 활용할 계획이다. 다이 생산에 초미세 공정을 적용하면 다양한 기능을 추가할 수 있다. 이를 통해 SK하이닉스는 성능과 전력 효율 등 고객들의 폭넓은 요구에 부합하는 맞춤형(Customized) 제품을 생산해 경쟁력을 강화한다는 방침이다.

AI 반도체시장 확대 및 고도화가 진행되는 가운데 SK하이닉스의 맞춤형 메모리반도체 플랫폼에에 대한 경쟁력은 더욱 강화될 가능성이 높다는 게 증권가의 판단이다.

백길현 유안타증권 연구원은 “앞으로 HBM과 같은 고부가 맞춤형 메모리반도체 수요는 지속 증가할 것”이라며 “향후 맞춤형 HBM시장에서 SK하이닉스의 경쟁력은 추세적으로 강화될 것”이라고 전망했다.

SK하이닉스-TSMC, CoWoS 기술 결합 최적화 위해서도 협력

이외에도 양사는 SK하이닉스의 HBM과 TSMC의 CoWoS(칩온웨이퍼온서브스트레이트) 기술 결합을 최적화하기 위해 상호협력하고, HBM 관련 고객요청에도 공동 대응한다는 방침이다.

CoWoS는 인터포저라는 특수기판 위에 로직칩인 GPU/xPU와 HBM을 올려 연결하는 패키징 방식이다. CoWoS는 TSMC가 특허권을 가진 고유 공정이다.

TSMC CoWoS 개발 로드맵

김주선 SK하이닉스 사장(AI Infra 담당)은 “TSMC와의 협업을 통해 최고 성능의 HBM4를 개발하는 것은 물론, 글로벌 고객들과의 개방형 협업에도 속도를 낼 것”이라며 “고객맞춤형 메모리 플랫폼 경쟁력을 강화해 ‘토털 AI 메모리 프로바이더(Provider)’의 위상을 확고히 하겠다”고 말했다.

케빈 장(Kevin Zhang) TSMC 수석부사장은 “TSMC와 SK하이닉스는 수년간 견고한 파트너십을 유지하며 최선단 로직 칩과 HBM을 결합한 세계 최고의 AI 솔루션을 시장에 공급해 왔다”며 “HBM4에서도 양사는 긴밀하게 협력해 고객의 AI 기반 혁신에 키(Key)가 될 최고의 통합 제품을 제공할 것”이라고 말했다.

SK하이닉스와 TSMC는 HBM 개발 초기부터 패키징 기술 등에서 협력을 지속해왔다. SK하이닉스가 생산한 HBM을 TSMC에 보내면 TSMC가 CoWoS 공정으로 엔비디아의 GPU에 붙이는 방식이다.

최근 SK하이닉스가 미국 인디애나에 첨단 패키징공장을 건설하기로 하자 SK하이닉스와 TSMC, 엔비디아 간 시너지가 극대화될 거란 전망이 나오기도 했다.

하반기 HBM시장 점유율 하락 우려감 해소 기대

HBM시장에서 독보적인 경쟁력을 구축한 SK하이닉스 올해 상반기 실적에 대해 증권가가 바라보는 시각은 핑크빛이다.

키움증권은 SK하이닉스의 1분기 매출액과 영업이익에 대해 전년 동기대비 각각 11% 증가한 12조6,000억원, 530% 증가한 2조2,000억원으로 예상했다. 또, 2분기 매출액과 영업이익 역시 각각 27% 증가한 15조9,000원, 88% 증가한 4조1,000억원으로 전망했다.

박유악 키움증권 연구원은 “DRAM과 NAND의 가격 상승률이 시장 기대치를 웃돌 것으로 판단된다”며 “최근 발생한 대만의 지진영향으로 2분기 가격 전망치가 상향 조정될 가능성도 있다”고 내다봤다.

문제는 하반기부터 SK하이닉스의 HBM 점유율 하락이 나타날 것이란 우려감이 확대되고 있다는 것이다.

HBM 공급 과잉률 전망: 각사 수율 추정치 가정

올해 하반기를 기점으로 HBM의 경쟁심화가 가중되고, 판매가격도 하락해 이에 따른 주가상승도 제한될 것이란 관측이 나오고 있다. 특히 시장 참여자들의 잠재된 눈높이가 높은 점도 주가에 부담이 될 것이란 지적이다.

박유악 연구원은 “현재 SK하이닉스의 주가는 메모리업황 회복과 HBM3/3E 독과점에 따른 프리미엄이 반영된 상태”라면서 “하반기로 갈수록 점유율 하락 우려감이 반영돼 추가 주가 상승 여력이 제한될 것”이라고 내다봤다.

하지만 SK하이닉스는 엔비디아 TSMC와의 공조를 통해 경쟁사 대비 차별화되고 독보적인 HBM 관련 기술 강화 및 선제적 대응에 적극 나서고 있다. 이를 통해 일각에서 제기하는 HBM 점유율 하락에 대한 우려를 일찌감치 해소할 것으로 기대된다.