2028년 비트 수요 35배 증가…AI 연산 구조 근본 변화
TSMC 독주에 균열?...인텔 패키징 기술 부상
[테크월드뉴스=박규찬 기자] AI 데이터센터 시장의 급성장과 함께 고대역폭 메모리(HBM)가 핵심 경쟁 요소로 부상하는 가운데 2028년 AI 서버용 ASIC에 탑재되는 HBM 비트 수요가 2024년 대비 35배에 이를 것이라는 전망이 나왔다.
이 같은 급증의 배경에는 하이퍼스케일러 기업들을 중심으로 한 커스텀 ASIC(주문형 반도체) 확산이 있다. 특히 구글의 TPU 확장과 AWS의 트레이니엄(Trainium) 도입 확대가 주요 성장 동력으로 작용하고 있으며 메타의 MTIA, 마이크로소프트의 마이아(Maia) 등 신규 AI 가속기의 본격적인 도입도 향후 수요 확대를 견인할 것으로 분석된다.
시장조사업체 키운터포인트 리서치에 따르면 업계 전반에서는 HBM이 차세대 AI 워크로드를 뒷받침하는 핵심 인프라라는 인식이 빠르게 확산되고 있다.
GPU 중심에서 커스텀 ASIC 중심으로…HBM 수요 구조 변화
AI 가속기 시장이 확대됨에 따라 전체 HBM 소비에서 커스텀 ASIC이 차지하는 비중 역시 지속적으로 증가하고 있다. 이는 메모리 병목 현상을 해소하기 위한 고대역폭 메모리 수요 증가와 맞물린 결과로 풀이된다.
2024년 및 2028년 AI 서버용 컴퓨트 ASIC의 메모리 비트 수요 증가와 점유율 예측 [자료= 카운터포인트 HPC 서비스]
이러한 흐름은 기존 GPU 중심 구조에서 벗어나 다양한 AI 연산 아키텍처로의 전환을 의미하며 동시에 메모리 세대 전환도 가속화하고 있다.
특히 HBM3E는 2028년까지 커스텀 ASIC용 HBM 비트 수요의 약 56%를 차지할 것으로 전망된다. 이는 클라우드 서비스 기업들이 최대 대역폭 성능과 안정적인 공급망 확보를 중시하기 때문이다.
카운터포인트는 HBM3E가 현재 AI 아키텍처에 가장 적합한 선택지라고 평가했으며 삼성전자가 수율 안정화에 성공하면서 산업 전반에서의 채택이 본격화되고 있다고 분석했다.
HBM4·HBM4E 시대 개막…‘맞춤형 HBM’ 수요 확대
HBM 기술은 향후 HBM4, HBM4E로 진화할 예정이며 이에 따라 각 ASIC에 최적화된 커스텀 HBM 수요도 증가할 것으로 예상된다.
이러한 변화는 메모리 공급업체들에게 ▲로직 다이 설계 비용을 제품 가격에 반영 가능 ▲고객과의 기술적 종속성(락인 효과) 강화 ▲장기적이고 안정적인 공급 물량 확보 등과 같은 기회를 제공한다.
즉 단순한 메모리 공급을 넘어 고부가가치 비즈니스 모델로 전환할 수 있는 계기가 될 것으로 평가된다.
첨단 패키징 경쟁 심화…TSMC 독주 흔들릴까
AI 반도체 시장에서 첨단 패키징 기술의 중요성이 커지는 가운데 가장 큰 수혜 기업으로는 TSMC가 꼽힌다. 다만 현재 수요 대비 공급이 부족한 상황이 이어지고 있다.
이로 인해 인텔의 차세대 패키징 기술인 EMIB-T가 대안으로 부상하고 있으며 일부 기업들은 이를 적극 검토 중이다.
만약 이러한 흐름이 현실화될 경우 지금까지 이어져 온 TSMC 중심의 공급 구조가 완화되며 반도체 공급망에 구조적 변화(터닝포인트)가 발생할 가능성도 제기된다.
그러나 업계에 따르면 TSMC 독주가 깨진다는 표현은 아직은 가능성 단계에 가깝고 현재 상황은 좀 더 균형 있게 볼 필요가 있다. 이는 현재 AI 반도체에서 TSMC가 강력한 위치를 차지하는 이유가 단순한 미세공정 때문이 아니라 패키징 기술까지 포함한 통합 경쟁력 때문인 것으로 풀이된다.
업계 전문가는 “TSMC의 CoWoS 기반 HBM과 로직 칩 통합, 대형 AI 칩에 최적화된 고수율 양산 경험이 충분하다”며 “엔비디아, 애플, ADM 등 주요 고객 확보 등 전반적으로 봤을 때 현재 AI용 HBM 패키징은 사실상 TSMC 중심 생태계라고 보는 것이 정확하다”고 설명했다.
이어 “TSMC 중심 구조는 유지되지만 인텔 패키징이 ‘두 번째 축’으로 올라올 가능성은 점점 커지고 있다”고 덧붙였다.
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