HBM은 AI 반도체 시대의 핵심 메모리로, 전력 효율이 뛰어나 AI를 연산에 최적화된 고성능 메모리 입니다. 2027년까지 글로벌 시장 규모가 100억 달러를 돌파할 것으로 전망됩니다. TSV 기반 3D 적층 구조, HBM3E 기술 등 고대역폭 메모리는 생성형 AI, 자율주행, 데이터센터 수요 증가와 함께 급성장 중입니다. 이번 포스팅에서는 HBM 기술 개요부터 SK하이닉스·삼성전자 등 국내 대표 수혜주, 한미반도체·원익IPS 등 장비·부품 공급망 기업, 그리고 반도체 ETF 투자 전략까지 입체적으로 분석합니다.
HBM 이란? HBM의 시장 성장성
HBM(High Bandwidth Memory)은 기존 DRAM보다 대역폭이 월등히 높고 전력 효율이 뛰어난 고성능 메모리입니다. 주로 AI GPU, 슈퍼컴퓨터, 고성능 서버 등에 탑재되며, 최근에는 생성형 AI 모델의 학습·추론 효율 향상을 위해 필수적으로 사용되고 있습니다. 기존 메모리와 달리 TSV(실리콘 관통 전극) 기반의 3D 적층 구조를 적용해 칩 사이의 데이터 전송 속도를 비약적으로 끌어올린 것이 특징입니다.
시장조사기관 옴디아(Omdia)에 따르면, 글로벌 HBM 시장은 2023년 약 30억 달러에서 2027년에는 100억 달러 이상으로 확대될 것으로 보이며, 연평균 성장률은 35% 이상에 달합니다. 특히 엔비디아, AMD, 인텔 등 AI 연산용 칩을 생산하는 업체들이 HBM3, HBM3E를 대량 채택하면서 메모리 수요 폭증이 예상됩니다. AI 연산 성능 경쟁이 심화되면서 GPU 제조사들은 고성능 HBM을 필수 요소로 인식하고 있으며, 기존 DRAM 기반 시스템 대비 전력 효율과 처리 속도에서 월등히 우수한 HBM은 AI 반도체 설계의 기본 구성 요소로 자리 잡았습니다.
HBM의 채택 범위는 향후 스마트팩토리, 자율주행차, 엣지 컴퓨팅 등으로 확장될 전망입니다. 이는 곧 메모리 기술력 확보 여부가 기업 생존 전략과 직결됨을 뜻하며, 업계 전반의 기술 투자와 CAPEX 확대를 촉진하는 핵심 트리거로 작용하고 있습니다.
글로벌 공급망 및 핵심 기업
글로벌 HBM 시장의 주도권은 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론이 나눠 갖고 있으며, 특히 SK하이닉스는 엔비디아의 최신 AI GPU ‘H100’, ‘B100’ 등 주요 제품에 HBM3 및 HBM3E를 독점 공급하면서 업계 1위 자리를 공고히 하고 있습니다. HBM3E는 초당 1.2TB의 전송 속도와 낮은 발열 구조로 고성능 GPU에 최적화된 솔루션으로 평가받고 있으며, 실제 엔비디아가 자사 AI 서버 핵심 칩에 SK하이닉스의 HBM3E만을 채택한 것은 시장에 명확한 기술 우위를 알린 상징적인 사례입니다.
삼성전자는 최근 HBM3E 샘플 테스트에서 발열·전력소모 조건 등을 충족하지 못했다는 보도가 있었고, 엔비디아 공급망에서 일시적으로 제외되는 등 어려움을 겪고 있습니다. 그러나 후속 제품군에 대해 기술 개선 및 패키징 최적화를 진행 중이며, CoWoS 기반 I-Cube, AVP 패키징 등을 활용해 기술력 차이를 극복하려 하고 있습니다. 마이크론은 북미에서 고속 GDDR6 및 HBM3 라인을 강화하며 AI 메모리 시장에서 입지를 넓히고 있는 중입니다.
또한 HBM 수율을 높이기 위한 장비 기술도 각광받고 있습니다. ASML, KLA, TEL, Lam Research와 같은 장비 업체들은 HBM 적층 공정에서 미세 패턴 정렬, 고정밀 증착, 패키징 수율 향상 등을 위한 기술을 지속 개발 중입니다. 이처럼 HBM 생태계는 단순한 메모리 제조사가 아닌, 칩 설계사, 장비업체, 테스트 전문기업까지 포함된 초광범위 산업망으로 확대되고 있습니다.
HBM 웨이퍼 테스트 시간을 40% 줄여서, 2024년 중반 테라다인은 포스트 스택 다이 테스트 자격 획득 및 시장 점유율을 회복했습니다. AI와 HPC 수요가 증가하여 HBM 테스트 기술도 꾸준히 성장해야 합니다. 웨이퍼 테스트와 성능 테스트로 나뉘는데, 아드반테스트는 기존 고객 관계 덕분에 2024년에 점유율 우위를 점하고 있습니다. 2024년에 강세였던 HBM 수요는 단기적으로 완화될 것으로 예상되지만, 장기적인 성장 동력은 여전히 높을 것으로 애널리스트들은 판단합니다.
국내 관련주 및 투자 포인트
1. SK하이닉스
HBM3E 세계 최초 양산 기업으로, 글로벌 점유율 50% 이상. 엔비디아, AMD, 인텔 등과 장기 공급계약 체결 중이며, 차세대 서버·데이터센터 수요에 직접적인 수혜가 예상됩니다. 특히 HBM이 주도하는 메모리 시장 구조 전환에서 중심축 역할을 수행하며, 안정적인 수익성과 기술력을 겸비한 종목입니다.
2. 삼성전자
HBM3E 양산 준비 중이며, 패키징 기술(AVP, I-Cube)과 결합해 시스템 반도체 경쟁력을 강화 중입니다. 자체 AI 칩 개발도 가속화하고 있어, 메모리와 시스템 반도체 동시 수혜가 기대됩니다. 향후 CoWoS 투자 확대에 따라 공급망 내 위상이 더욱 강화될 전망입니다.
3. 한미반도체
HBM 제조에 필요한 TSV, WLP 공정의 장비를 공급하는 대표 업체입니다. SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 등 글로벌 고객사를 보유하고 있으며, 실리콘 인터포저·웨이퍼 픽업 장비 등의 핵심 기술력을 확보하고 있습니다. AI 반도체 및 패키징 기술 고도화로 실적 성장 중입니다.
4. 원익IPS, 이오테크닉스, 한양디지텍
소재·장비·부품 공급망에 포함된 기업들로, HBM 관련 생산 공정 확대에 따라 동반 수혜가 기대됩니다. 원익IPS는 증착 장비, 이오테크닉스는 레이저 마킹과 패키징, 한양디지텍은 전력모듈 공급 등에서 두각을 보이고 있으며, 실적 개선이 가시화되고 있는 종목들입니다.