HBM 집중이냐, DDR5 확대냐…메모리 업계 ‘설비 배분’ 딜레마

AI 시대, 메모리 투자 갈림길
HBM 쏠림 속 DDR5 급부상

인공지능(AI) 인프라 확산이 메모리 산업의 균형을 바꾸고 있다. 초대형 AI 모델을 돌리기 위해 그래픽처리장치(GPU)에 탑재되는 고대역폭메모리(HBM) 수요가 폭발적으로 늘었고, 동시에 AI 추론과 일반 서버 운용을 뒷받침하는 더블데이터레이트5(DDR5) 수요도 빠르게 커지고 있다. 메모리 업계는 고민이 크다. 한정된 설비와 자원을 HBM과 DDR5에 어떻게 배분할지가 앞으로의 생산 전략과 시장 경쟁력을 좌우하기 때문이다.

5일 업계에 따르면 AI 서버 확충에 따른 수요 증가로 그래픽처리장치(GPU)에 붙는 HBM뿐 아니라 서버 메인보드에 사용되는 DDR5까지 모두 공급 여력이 빠듯한 상황이다.

▲22일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '반도체대전(SEDEX) 2025'에 마련된 삼성전자 부스에 6세대 고대역폭 메모리인 HBM4와 HBM3E 실물이 전시돼있다. (연합뉴스)

시장조사기관 트렌드포스는 “CSP(클라우드 서비스 사업자)들이 대규모 AI 모델을 지원하기 위해 HPC(고성능컴퓨팅) 플랫폼으로 빠르게 전환하고 있다”며 “서버당 메모리 탑재 용량이 급증하면서 전체 D램 비트 수요가 예상을 웃돌고, 구조적인 공급 부족이 심화될 것”이라고 전망했다.

HBM은 연산과 AI 트레이닝에 필수적인 고속 메모리로, 엔비디아·AMD 등 GPU 제조사들의 핵심 부품으로 쓰인다. HBM은 고부가 제품이지만 설비 전환에 시간이 오래 걸리고, TSV(실리콘 관통 전극) 패키징 등 공정이 복잡해 투자 비용이 크다. HBM3E(HBM 5세대)의 단가는 DDR5보다 4배 이상 비싼 것으로 추정된다.

반면 DDR5는 데이터 저장과 일반 연산 기능으로 일반 서버와 PC 시장에서 폭넓게 활용된다. 최근에는 추론형 AI 서버 수요 증가로 가격이 동반 상승하는 모습이다. DDR5는 최근 들어 시장 수요가 빠르게 늘어 단기 실적 개선에 유리할 것으로 보인다.

삼성전자와 SK하이닉스 모두 현재로선 HBM에 더 무게를 두고 있다. SK하이닉스는 HBM 생산능력이 2026년까지 이미 예약이 완료됐다고 밝혔고, 삼성전자 역시 주요 고객사를 대상으로 HBM3E 양산 판매 규모를 꾸준히 확대하고 있다고 설명했다.

그러나 DDR5 역시 만만치 않다. 최근 AI 서비스가 학습 중심에서 추론·응용 중심으로 확대되면서, GPU뿐 아니라 CPU·서버 메모리 수요까지 급증해서다. 이로 인해 DDR5 가격이 빠르게 오르고 서버용 제품이 품귀 현상을 빚고 있어, 두 회사 모두 HBM과 DDR5 사이 전략에 대한 고민이 깊어질 것으로 보인다.

▲SK하이닉스 CMM-DDR5 black (사진제공-SK하이닉스)

한 반도체 업계 관계자는 “HBM과 DDR5는 후공정 방식이 달라 생산 라인을 함께 쓸 수 없지만, 두 제품 모두 D램 웨이퍼를 기반으로 만들어지기 때문에 처음부터 어떤 용도로 사용할지를 정해야 한다”며 “D램을 생산할 때부터 HBM용으로 쓸지, DDR5용으로 쓸지를 선택해야 하는 양자택일의 문제”라고 했다.

트렌드포스는 “앞으로 주요 공급업체 간 DDR5와 HBM 간의 용량 배분 및 가격 전략이 메모리 시장의 다음 단계를 결정짓는 핵심 변수가 될 것”이라고 내다봤다.

소재·부품·장비(소부장) 업계 관계자는 “한정된 생산 환경에서 HBM과 DDR5를 동시에 만들어야 하는 상황이니, 패키징·테스트(OSAT) 협력으로 물량을 맞춰갈 가능성이 크다”고 말했다. 협력사에 외주를 주는 방식으로 수요에 대응할 것이라는 뜻이다. 그러나 OSAT 기업들도 후공정 중심 구조라이기 때문에 근본적으로 D램 웨이퍼 공급이 부족하면 대응 여력이 제한될 수 있다는 지적이 나온다.