[비즈니스포스트] 삼성전자와 SK하이닉스가 오픈AI의 대규모 인공지능(AI) 데이터센터 건설을 위한 ‘스타게이트’ 프로젝트에 4년간 약 100조 원 규모의 서버용 D램, 고대역폭메모리(HBM), 낸드플래시 등 메모리반도체를 공급키로 한 가운데 오픈AI 외에도 미국 빅테크들의 이같은 대규모 '메모리 입도선매' 장기 공급 계약이 추가로 이어질 것이란 전망이 나오고 있다.

오픈AI 외에도 미국 4대 AI 빅테크로 불리는 구글, 아마존, 마이크로소프트(MS), 메타 등이 자체 AI 반도체 개발과 데이터센터 건설 확대에 나서고 있는데, 이들이 국내 삼성전자 SK하이닉스와 2~3년 이상의 장기 메모리 공급 계약을 타진하고 있기 때문이다.

최근 삼성전자와 SK하이닉스가 HBM을 생산하는 데 설비를 집중하면서 일반 D램부터 서버용 D램은 물론 낸드플래시까지 공급 부족으로 가격이 치솟고 있는 상황이다. 여기에 미국 빅테크들의 장기 대량 메모리 주문이 밀려들면서 HBM 외에도 모든 메모리반도체 공급 부족 현상이 갈수록 심화돼, 메모리반도체 초호황 국면이 적어도 2027년까지 이어질 것이란 분석이 나온다.

2일 반도체 업계 취재를 종합하면 삼성전자와 SK하이닉스가 오픈AI, 소프트뱅크가 추진하고 있는 5천억 달러(약 700조 원) 규모의 데이터센터 건설 프로젝트 ‘스타게이트’(총 투자비 약 700조 원)에 2029년까지 100조 원 상당의 메모리반도체를 공급키로 했다. 

이재용 삼성전자 회장과 최태원 SK그룹 회장은 지난 1일 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)와 만나 반도체와 데이터센터에서 전방위 협력 체계를 구축하는 의향서(LOI)를 체결했다. 

오픈AI는 반도체 웨이퍼 기준으로 월 90만 장에 달하는 메모리반도체 공급을 요청한 것으로 알려졌다. 이는 고대역폭메모리(HBM)을 기준으로 100조 원에 달하는 규모이며, 전 세계 월 반도체 웨이퍼 생산량의 무려 40%를 차지하는 수준이다.

오픈AI 외에도 구글, 아마존, MS, 메타 등 미국 주요 빅테크 기업들은 한국 메모리반도체 확보를 위한 선구매 타진에 나서고 있다. 

유럽 금융증권사 UBS는 최근 보고서를 내고 “구글, 아마존, MS, 메타 등 4개 빅테크 기업은 최근 서버용 DDR5 D램 조달량을 늘리고 있으며, 메모리 제조사들과 장기공급계약(LTA)을 논의하고 있다”며 “LTA는 2026년 이후까지 연장될 수 있을 것으로 보인다”고 분석했다.

미 빅테크 기업들이 데이터센터 투자를 지속적으로 크게 늘리면서 데이터센터 서버용 메모리 수요가 급증하고 있는 데 반해 삼성전자, SK하이닉스 등 메모리 제조사가 생산설비를 늘리는 데 상당한 시간이 걸리기 때문에 메모리 공급부족 현상이 점차 뚜렷해지고 있다. 이 때문에 미 빅테크 기업들은 사전에 메모리 물량을 확보하기 위해 소위 '입도선매'에 나서고 있는 것이다. 

시장조사업체 테크인사이트에 따르면 올해 세계 메모리 제조 업계의 HBM을 비롯한 고부가 D램 생산능력은 웨이퍼 기준으로 월 225만 장 수준이다. 그런데 이미 오픈AI가 전체 고부가 D램 생산량의 40%를 사전 구매로 확보했다. 나머지 약 60%를 놓고 빅테크 기업들이 메모리 수급 전쟁을 벌여야 하는 상황이다. 

삼성전자와 SK하이닉스의 본격적 메모리 생산능력 확대은 적어도 2028부터 이뤄질 것으로 예상된다. 적어도 2027년까지 공급 부족과 수요 증가에 따른 메모리반도체 호황이 지속될 것으로 예상되는 것이다.

내년 초 본격 양산에 돌입할 SK하이닉스의 청주 ‘M15X’ 공장의 메모리 생산능력은 월 3만5천 장으로 알려졌다. 삼성전자가 확장 중인 평택 ‘P4’ 생산시설은 2026년 월 6만 장 생산능력 확보를 목표하고 있다. 2026년까지 늘어날 두 기업의 메모리 생산능력 증가 분은 월 10만 장 수준이다.

김동원 KB증권 연구원은 “AI 메모리(HBM, 소캠 등)의 의미 있는 공급 증가는 삼성전자 평택 P5와 용인 반도체 클러스터 가동이 본격화하는 2028년부터 가능할 것으로 전망된다”며 “D램의 공급 부족과 가격 상승은 2027년까지 장기간 지속될 것으로 예상된다”고 전망했다.

미국 마이크론의 새로 짓고 있는 싱가포르와 미국 아이다호 공장 역시 2027년 완공 예정이다. 뉴욕에 건설하고 있는 두 개의 공장은 2028년과 2029년 완공된다. 
 

미 빅테크 기업들은 엔비디아의 AI 칩이 아니라 자체 개발한 AI 반도체를 데이터센터에 투입할 예정인데, 이같은 자체 AI 칩 수요 증가로 서버용 DDR5뿐 아니라 HBM 입도선매까지 이어질 수 있을 것이란 관측도 나온다. 

홍콩 증권사 HSBC는 2026년 HBM 수요 가운데 자체 개발(ASIC) AI 칩용 HBM 비중이 올해 17%에서 31%까지 늘어날 것으로 예상했다.

현재는 전체 HBM의 70% 가량을 엔비디아가 구매하고 있지만, 내년부턴 자체 AI 칩용 HBM 수요 증가세가 가팔라질 것이란 전망이다.

구글과 아마존 등은 내년 출시할 자체 AI칩에 HBM3E 12단 탑재를 고려하고 있는데, 삼성전자와 SK하이닉스로부터 관련 제품 확보에 적극적으로 나설 것으로 관측된다.

구글은 2026년 출시를 준비 중인 자체 AI칩 ‘TPUv7p’와 ‘TPUv7e’에 5세대 HBM3E 8단과 12단을 각각 탑재한다. 아마존 역시 자체 AI칩 ‘트레이니움2’에 HBM3E 8단을, ‘트레이니움2.5’와 ‘트레이니움3’에 HBM3E 12단을 적용할 예정이다.

UBS 측은 내년 자체 개발 AI 반도체용 HBM 수요는 253억6천만 기가비트(Gb)에 달할 것으로 전망했다. 이는 올해 163억1천만 Gb와 비교해 55.4% 급증한 수치다.

미국 빅테크 기업들의 AI 데이터센터 투자는 지속 증가할 전망이다.

미국 씨티증권은 빅테크 기업들의 내년 AI 설비투자 예측치를 기존 4200억 달러(약 588조 원)에서 4900억 달러(약 687조 원)로 상향 조정했다. 2029년까지 누적 투자 규모는 2조3천억 달러(약 3222조 원)에서 2조8천억 달러(약 4천조 원)로 높여잡았다. 김호현 기자