최근 AI 반도체 업계의 시선이 다시 한번 HBM(고대역폭 메모리)로 쏠리고 있습니다. 특히, 그동안 HBM 경쟁에서 한발 뒤처졌다는 평가를 받던 삼성전자에 대한 중요한 소식이 전해지며 업계의 화두가 되고 있습니다.

업계에 따르면 삼성전자의 5세대 HBM(HBM3E) 12단 제품이 마침내 AI 칩 선두주자인 엔비디아의 까다로운 품질 검증을 통과한 것으로 알려지면서, 경쟁 구도에 거대한 변화를 예고하고 있습니다. SK하이닉스가 선점하고 마이크론이 추격하는 HBM 시장에 삼성전자까지 본격적으로 가세하면서, AI 시대의 패권을 잡기 위한 "HBM 삼국지"는 더욱 치열해질 전망입니다.

이처럼 글로벌 반도체 기업들이 사활을 거는 HBM 경쟁은 한 가지 근본적인 질문을 던지게 합니다. 대체 HBM이 무엇이기에, 이토록 AI 시대의 "게임 체인저"로 불리며 시장의 판도를 뒤흔드는 것일까요?

AI 혁명의 숨은 주역: 왜 HBM에 주목해야 할까요?

지난 수십 년간 프로세서(CPU, GPU)의 연산 능력은 눈부시게 발전했지만, 데이터를 공급하는 메모리의 속도는 그에 미치지 못했습니다. 이 불균형은 시스템 전체의 성능을 저하시키는 "메모리 벽(Memory Wall)"이라는 고질적인 병목 현상을 낳았습니다. 우리가 ChatGPT 같은 생성형 AI 서비스에서 텍스트가 한 글자씩 나타나는 것을 보는 순간은 강력한 연산 장치가 데이터를 애타게 기다리는 "메모리 벽"을 목격하는 것과 같습니다.

이러한 한계를 극복하기 위해 등장한 기술이 바로 HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory)입니다. HBM은 기존의 평면적인 D램 배열 방식에서 벗어나, 여러 개의 D램 칩을 수직으로 쌓아 올리는 3차원 적층 구조를 통해 데이터 전송 속도를 혁신적으로 끌어올렸습니다. AI, 고성능 컴퓨팅(HPC) 등 방대한 데이터를 신속하게 처리해야 하는 분야에서 HBM은 이제 선택이 아닌 필수가 되었습니다.

AI 시대의 컴퓨팅은 GPU가 핵심적인 연산을 수행하지만, 그 성능은 HBM이 얼마나 빠르고 원활하게 데이터를 공급하는지에 따라 결정됩니다. 실제로 AI 연산 과정을 심층 분석해 보면, 강력한 성능의 GPU조차 전체 시간의 상당 부분을 데이터를 기다리며 유휴 상태로 보내는 것으로 나타났습니다. 이는 AI 성능의 진짜 병목이 연산 속도가 아닌 메모리의 데이터 공급 능력, 즉 HBM의 대역폭에 있음을 명확히 보여줍니다. 결국 AI 서비스의 실질적인 성능을 나타내는 처리량은 HBM이 데이터를 얼마나 빨리 공급하느냐에 따라 결정되는 것입니다.

HBM 아키텍처: 무엇이 차이를 만들까요?

HBM의 혁신적인 성능은 네 가지 핵심 구성 요소의 유기적인 결합에서 나옵니다.

• 수직 적층 (Vertical Stacking) : 여러 개의 D램 칩을 아파트처럼 수직으로 쌓아 올려 좁은 면적에 고용량을 집적합니다. AI 모델의 파라미터가 기하급수적으로 증가하는 현 상황에서 필수적인 기술입니다.
• TSV (Through-Silicon Via, 실리콘 관통 전극) : 아파트의 각 층(D램 칩)을 연결하는 초고속 엘리베이터와 같습니다. 칩을 수직으로 관통하는 미세한 전극을 통해 데이터 이동 거리를 획기적으로 단축시켜 속도를 높이고 전력 소모를 줄입니다.
• 베이스 다이 (Base Die) : HBM 스택의 가장 아래층에 위치한 로직 반도체로, 상층부 D램 칩들을 제어하고 GPU와의 데이터 흐름을 총괄하는 컨트롤 타워 역할을 합니다.
• 실리콘 인터포저 (Silicon Interposer) : HBM과 GPU를 하나의 패키지 위에 올려놓고 둘 사이를 연결하는 미세회로 기판입니다. HBM3 기준으로 1024개에 달하는 방대한 데이터 통로(I/O)를 제공하여 막대한 양의 데이터를 한 번에 전송할 수 있게 합니다.

이러한 구조 덕분에 HBM은 고용량, 고대역폭, 저전력이라는 세 마리 토끼를 동시에 잡으며 AI 시대에 최적화된 메모리 솔루션으로 자리매김했습니다.

HBM 패권 경쟁 : 3강 구도와 핵심 전략

HBM 시장은 단순한 기술 경쟁을 넘어, 글로벌 반도체 기업들의 미래가 걸린 전략적 요충지가 되었습니다. 현재 이 시장은 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 단 3개사가 전체 공급을 책임지는 강력한 과점 구도를 형성하고 있습니다. 이 때문에 이들 기업의 기술 리더십과 전략적 선택이 HBM 시장의 미래는 물론, AI 산업 전체의 발전 속도를 결정한다고 해도 과언이 아닙니다. 각 기업의 동향과 전략을 간단히 살펴보겠습니다.

• SK하이닉스 : 세계 최초로 HBM3를 개발해 엔비디아에 공급하며 현재 시장을 선도하고 있습니다. 엔비디아(GPU), TSMC(파운드리/패키징)와의 강력한 협력 관계를 기반으로 한 "생태계 전략"이 강점입니다.
• 삼성전자 : 메모리, 파운드리, 패키징 기술을 모두 갖춘 종합 반도체 기업(IDM)으로서 "토탈 솔루션"을 제공할 수 있는 역량을 내세우고 있습니다. 특히, 베이스 다이에 고객 맞춤형 로직 기능을 통합하는 것이 중요해지는 HBM4 시대부터 삼성의 진정한 잠재력이 발휘될 것이라는 전망이 나오고 있습니다.
• 마이크론 : 미국의 강력한 지원을 받으며 빠르게 기술 격차를 좁히고 있습니다. HBM3를 건너뛰고 HBM3E 양산에 직접 진입하는 등 공격적인 추격 전략을 펼치고 있습니다.

이제 HBM은 표준화된 제품을 넘어, 엔비디아나 AMD 같은 고객사의 차세대 AI 가속기 아키텍처에 맞춰 공동으로 설계하고 최적화하는 "맞춤형 메모리"로 진화하고 있습니다. 이에 따라 고객사와의 긴밀한 파트너십이 기술력 못지않게 중요해지고 있습니다.

미래 컴퓨팅의 청사진 : HBM이 그리는 혁신

HBM 기술의 진화는 단순히 속도와 용량을 늘리는 것을 넘어 컴퓨팅 아키텍처의 근본적인 변화를 예고합니다.

차세대 HBM4부터는 베이스 다이에 연산 기능을 일부 통합하는 등 메모리와 로직(시스템 반도체)의 융합이 본격화될 전망입니다. 이는 데이터 처리의 효율을 극대화하여 "메모리 중심 컴퓨팅(Memory Centric Computing)" 구조로 나아가는 중요한 전환점이 될 것입니다.

또한, 데이터 처리량이 폭증함에 따라 발생하는 열을 제어하는 냉각 기술의 중요성이 커지고 있습니다. 칩 내부에 냉각수를 흐르게 하거나, 반도체 자체를 냉각액에 담그는 액침 냉각과 같은 혁신적인 열 관리 솔루션이 차세대 HBM과 함께 발전할 것으로 예상됩니다.

결론적으로, "메모리 벽"을 허물기 위해 탄생한 HBM은 이제 AI 혁명을 이끄는 핵심 반도체이자, 미래 컴퓨팅의 패러다임을 바꾸는 기반 기술로 자리 잡았습니다. HBM 시장의 패권을 차지하기 위한 경쟁은 더욱 치열해질 것이며, 이 경쟁의 승자가 차세대 AI 시대의 기술 질서를 주도하게 될 것입니다.

PLUS 글로벌HBM반도체 ETF

HBM 시장의 미래가 곧 AI 산업의 미래를 결정짓는 구도 속에서, 우리는 자연스럽게 "어떤 기업이 이 경쟁에서 앞서 나갈 것인가?"라는 질문에 도달하게 됩니다. 그리고 그 해답은 앞서 살펴본 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론이라는 3대 핵심 기업들의 행보에 달려 있습니다.

개별 기업의 승패를 예측하기보다, HBM이라는 거대한 기술 혁신의 흐름 자체에 동참하고자 하는 투자자들에게는 이들 핵심 기업에 고루 투자하는 전략이 효과적일 수 있습니다.

이러한 관점에서 HBM반도체 핵심기업 3사(SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론)에 약 75% 비중으로집중 투자하는 ‘PLUS 글로벌 HBM반도체’ ETF는 주목해볼 만한 선택지가 될 수 있습니다. 차세대 AI 혁명을 이끌어갈 기업들의 성장에 함께하며, 미래 기술의 변화를 포착하는 현명한 방법이 될 수 있을 것입니다.

[구성종목 TOP10]

[ ETF 개요 ]

한화 PLUS 글로벌HBM반도체증권상장지수투자신탁(주식)

· 종목코드 : 442580

· 투자위험등급 : 1등급 (매우 높은 위험)

· 합성총보수(연) : 0.7622% (집합투자 0.46%, 지정참가 0.005%, 신탁 0.01%, 사무관리 0.025%, 기타 0.2622)

· 증권거래비용 : 0.3628% (2024년 12월 기준)

[ 투자 유의사항 ]

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· 한화자산운용㈜ 준법감시인 심사필 제 2025-499호 (2025.09.23~2026.09.22)