삼성, 엔비디아 차세대 D램 대량 수주…'초격차 회복' 발판 마련

지금은 메모리 반도체 업계의 최대 승부처가 됐지만 4~5년 전만 해도 고대역폭메모리(HBM)에 주목하는 사람은 많지 않았다. 범용 D램으로도 충분히 수익을 낼 수 있는 데다 HBM을 찾는 업체도 많지 않았기 때문이다. HBM을 ‘메모리의 황제’로 올려세운 건 3년여 전 오픈AI가 챗GPT로 열어젖힌 ‘인공지능(AI) 붐’이었다. AI 학습에 반드시 필요한 AI가속기에 그래픽처리장치(GPU)와 한 묶음으로 들어가도록 엔비디아가 설계한 결과다.


소캠(SOCAMM)을 ‘제2의 HBM’으로 부르는 이유가 여기에 있다. GPU 옆에 HBM이 붙듯 소캠은 AI 가속기에 들어가는 중앙처리장치(CPU) 옆에 장착돼 성능을 끌어올린다. GPU-HBM처럼 CPU-소캠도 커플인 셈이다. 엔비디아가 내년에 내놓는 AI가속기 베라루빈을 이렇게 설계한 만큼 소캠 수요는 HBM 못지않게 커질 수밖에 없다. 이런 차세대 D램 시장을 삼성전자가 장악했다는 점에서 실적 개선 폭이 더 커질 수 있다는 전망이 나온다.

◇소캠 시장 장악한 삼성

3일 업계에 따르면 삼성전자는 엔비디아가 내년에 구매할 200억Gb(기가비트) 소캠2 물량의 절반인 100억Gb를 수주했다. SK하이닉스가 60억~70억Gb를, 미국 마이크론이 30억~40억Gb를 나눠 가질 것으로 알려졌다.

소캠은 엔비디아가 개발한 전략 제품이다. 기존 D램과는 기판부터 다르다. 기존 AI가속기는 CPU 옆에 개별 저전력(LPDDR) D램을 붙이는 온보드 형식을 채택했지만 소캠은 손가락 크기만 한 기판에 저전력 D램 4개를 올려 한 묶음으로 만든다. 이렇게 하면 D램과 CPU 사이의 정보 교환 통로가 늘어난다. 1000개 이상의 정보 통로를 통해 GPU의 연산 속도를 끌어올리는 HBM처럼 소캠도 같은 방식으로 CPU의 컴퓨팅 제어 능력을 높인다. 한 번 장착하면 뗄 수 없는 온보드 방식과 달리 탈부착이 가능한 것도 장점이다. 고용량 모듈로 언제든 업그레이드할 수 있고 고장 난 제품을 쉽게 교체할 수 있는 만큼 유지 비용이 절감된다.

◇1b D램 성능 개선으로 기선 제압

올 상반기까지 소캠 주도권은 D램 3위 업체인 마이크론이 쥐고 있었다. 업계에선 마이크론이 엔비디아 물량의 절반을, 나머지 절반은 삼성전자와 SK하이닉스가 나눠 가질 것으로 내다봤다. 하지만 삼성전자가 소캠에 들어가는 10나노급 5세대(1b) D램 성능을 대폭 개선하면서 상황이 역전됐다. 지난해 5월 삼성전자 반도체(DS)부문장으로 선임된 전영현 부회장이 재설계 지시를 내린 덕분이다. 수율과 성능이 좋아지자 삼성 D램에 대한 엔비디아의 평가가 달라졌다.

소캠 물량이 쏟아지는 시점은 엔비디아가 차세대 AI가속기인 베라루빈을 본격 양산하는 2027년 이후가 될 전망이다. 삼성이 주도권을 잡은 만큼 소캠 시장의 양상은 HBM과 다를 것이란 전망이 나온다. 삼성의 생산능력이 가장 큰 만큼 필요한 물량을 충분히 공급할 가능성이 높기 때문이다. 소캠이 매력적인 건 AI PC에도 쓰일 가능성이 높아서다. 엔비디아가 개발한 AI 데스크톱 PC인 ‘DGX 스테이션’에도 소캠이 들어갈 것으로 알려졌다.

◇D램 ‘슈퍼사이클’ 길어지나

업계에선 삼성이 소캠2 시장을 장악한 것을 두고 “시장이 의심하던 근원 기술력 부족 문제가 해소됐다”고 평가한다. 기술력 논란을 일으킨 HBM에선 엔비디아에 5세대 제품(HBM3E)을 공급하기 시작했고, 6세대 제품(HBM4)도 엔비디아 테스트 통과를 기다리고 있다.

최첨단 범용 D램인 1c D램 역시 순항하고 있다. 삼성은 지난 6월 1c D램에 대해 자체 양산승인(PRA)을 하고 관련 설비투자에 나섰다. 업계에선 내년에 삼성전자 D램 생산능력의 30% 이상인 월 20만 장(웨이퍼 기준) 이상을 1c D램에 투입할 것으로 예상하고 있다.

업계 관계자는 “3분기부터 삼성전자 D램 재고가 3~4주 수준으로 공급 부족 상태에 진입했다”며 “소캠이 삼성전자의 ‘초격차’ 회복에 화룡점정이 될 것”이라고 말했다.

강해령 기자 hr.kang@hankyung.com