[출처=각 사]

고대역폭메모리(HBM) 시대가 본격 다가오면서 국내 소부장(소재·부품·장비) 업체들에 대한 기대감도 덩달아 높아지고 있다. 인공지능(AI) 반도체 필수재인 HBM 수요가 늘어나면서 메모리 반도체 기업들의 수율(결함 없는 합격품의 비율) 향상 경쟁이 한층 치열해진 덕분이다.

전 세계 HBM 시장을 양분한 삼성전자와 SK하이닉스가 다방면에서 장비 국산화를 진행하면서 국내 소부장 업체들의 장기 수익성이 개선될 것이란 관측도 나온다.

8일 반도체 업계에 따르면 대만 시장조사업체 트렌드포스는 2025년 HBM이 전체 D램 매출의 30% 이상을 차지할 것으로 전망했다. HBM 비중이 시장 가치(매출) 측면에서 2023년 전체 D램의 8%에서 올해 21%까지 늘어날 것으로 봤다. 2025년에는 해당 규모가 30%를 넘어설 것으로 예상했다.

HBM 수요 성장률이 가팔라지면서 메모리 기업들의 제품 기술 경쟁은 갈수록 뜨거워지고 있다.

지난해 HBM 시장 53%를 점유한 선두 주자 SK하이닉스는 5세대 HBM인 HBM3E의 8단 제품을 미국 엔비디아에 사실상 독점 공급 중이다. 이달 중 HBM3E 12단 샘플을 고객사에 제공하고 3분기 내 양산하겠다는 계획이다.

곽노정 SK하이닉스 최고경영자(CEO)는 지난 2일 기자간담회에서 “HBM 시장 리더십을 확고히 하기 위해 세계 최고 성능의 HBM3E 12단 제품의 샘플을 5월에 제공하고 3분기 양산 가능하도록 준비 중”이라며 “HBM은 올해 이미 ‘솔드아웃’(완판)이고 내년 역시 대부분 솔드아웃됐다”고 말했다.

삼성전자 역시 제품 개발의 고삐를 당기고 있다. 최근 HBM3E 8단 제품 양산을 시작한 데 이어 업계 최초로 개발한 12단 제품을 2분기 내 양산할 계획이다. 하반기부터는 대형 고객사인 엔비디아에 해당 제품을 납품하겠다는 목표다. 이를 위해 최근 100명 규모의 태스크포스(TF) 조직을 구성한 것으로도 알려졌다.

다만 HBM 관련 수요와 별개로 수율 문제는 풀어야 할 숙제다. HBM3E는 핵심 부품인 실리콘관통전극(TSV) 수율이 40∼60% 수준에 그치는 것으로 전해진다. 늘어난 수요에도 수율이 뒷받침되지 않으면 물량을 쉽사리 증산할 수 없다.

특히 HBM3E의 경우 엔비디아가 하반기에 출시할 B100, GB200을 비롯해 AMD의 MI350, MI375 등 차세대 AI 칩에 탑재될 예정으로 제품 수율의 중요성은 더욱 높아진 상황이다.

메모리 반도체 기업들이 HBM 관련 장비 국산화를 추진하면서 소부장 업체들 역시 먹거리 확보에 나서고 있다. 그동안 소부장 산업은 일본 업체들이 강자로 군림해왔다. 최근에는 HBM이 떠오르면서 흐름이 조금씩 변하고 있다.

산업통상자원부에 따르면 소부장 수입액은 지난해 2434억달러로 2022년(2639억달러) 대비 7.7% 줄었다. 특히 지난해 일본 수입 의존도는 14%를 기록, 2019년(17%) 대비 3%포인트 감소했다.

반도체 후공정 장비 공급사 ‘한미반도체’는 HBM3E향 듀얼 TC 본더를 유일하게 공급하면서 독점 지위를 확보했다. 얼마전에는 HBM 6사이드 검사장비를 선보여 눈길을 끌었다. 해당 장비는 TSV 공법으로 적층된 반도체 다이 6면을 비전 검사를 통해 불량률을 최소화한다.

지난달에는 인천 서구 주안국가산업단지에 약 2000평 부지의 6번째 공장을 열고 HBM 수요 대응에 나섰다. 이로써 기존 인천 본사의 5개 공장과 함께 총 2만2000평 규모의 HBM용 TC 본더 생산 라인을 구축하게 됐다. 최대 생산량만 1조원 규모에 달한다.

반도체 검사장비 업체 ‘디아이’는 HBM용 웨이터 테스터를 개발 중이다. 이를 통해 국내 종합반도체사(IDM)향으로 납품되고 있는 일본 어드반테스트의 HBM용 테스터를 대체하겠단 목표다. 현재 국내 IDM 2사향으로는 일본의 어드반테스트가 HBM용 통합 테스터를 독점 납품하고 있다. 연간 생산량은 약 24대 정도로 추정된다.

반면 업계에서는 오는 2025년까지 동일한 IDM향으로 필요한 HBM용 웨이퍼 번인 테스터 대수가 300대에 달할 것으로 예상한다. 디아이가 HBM 테스터 장비 국산화에 성공할 경우 올해 2400억원대로 추정하는 매출액은 2025년 약 4800억원까지 성장할 것으로 전망된다. 같은 기간 영업이익은 90억원에서 664억원까지 늘어날 것으로 보인다.

박준영 현대차증권 연구원은 “현재 국내 IDM들이 HBM 생산과정에서 직면하고 있는 가장 큰 문제는 테스트 공정에서 테스터 부족이 예견되고 있다는 것”이라며 “디아이의 자회사 디지털프론티어는 고객사로부터 국산화 요청을 받은 것으로 보이며 올해 중 개발 후 고객사 승인을 받을 가능성이 높다”고 분석했다.

반도체 패키징 소재 부품 업체 ‘엠케이전자’도 떠오르는 기대주다. 개발 중인 HBM용 ‘저온 솔더볼’은 휨 현상(Warpage)을 바로 잡을 수 있을 것으로 기대된다. 휨 현상이란 대개 얇은 디램(DRAM)을 적층해서 만드는 HBM 특성상 열을 가하면 반도체 칩이 휘어지는 것을 말한다.

신제품은 시장에 출시될 경우 평균 판매가격은 기존 제품 대비 최소 30% 이상 높을 것으로 예상된다. 현재 엠케이전자는 국내 주요 칩 생산회사와 해당 제품을 테스트 중으로, 이르면 내년부터 양산에 돌입할 전망이다.

일각에서는 앞으로 국내 소부장 업체들이 HBM 시장에서 일본, 미국 등 해외 업체들과 대등한 경쟁을 펼칠 것이란 전망도 나온다.

박주영 KB증권 연구원은 “HBM 공정 안에서 TSV 식각, CMP, 다이싱, 몰딩은 일본과 미국 장비사 중심의 시장이 형성되어 있다”며 “본딩, 어닐링, 리플로우, 세정, 검사, 테스트의 경우 한국 장비사들이 주도하는 모습”이라고 분석했다.

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