한국 HBM 기술, 중국에 역전 당했다?! 메모리 반도체 위기와 기회 분석

메모리 반도체 강국, 대한민국에 위기가 찾아왔습니다. 특히 인공지능(AI) 시대 핵심 부품인 고대역폭메모리(HBM) 기술 분야에서 중국이 무서운 속도로 추격하며, 일부에서는 한국을 역전했다는 분석까지 나오고 있습니다. 논문 등재 수에서 이미 중국이 한국을 압도하고 있으며, D램 기술 격차 역시 빠르게 좁혀지고 있습니다. 90%의 HBM 시장 점유율을 가진 한국이지만, 기초 연구 및 기술 개발 투자 없이는 미래를 보장할 수 없습니다. 본 포스팅에서는 HBM 기술을 중심으로 메모리 반도체 시장의 현 상황을 심층적으로 분석하고, 한국 반도체 산업의 위기와 기회 요인을 진단합니다.

1. HBM 기술, 한국의 아성이 무너지는가?

HBM(High Bandwidth Memory)은 고대역폭 메모리로, 여러 개의 D램 칩을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 획기적으로 향상시킨 차세대 메모리 반도체입니다. AI, 슈퍼컴퓨터, 그래픽 카드 등 고성능 컴퓨팅 시스템에 필수적인 부품으로, AI 시대의 핵심 경쟁력으로 평가받고 있습니다.

하지만 최근 발표된 한양대학교 중국학 교수 연구팀의 분석 결과는 충격적입니다. 학술 연구 데이터베이스 ‘웹오브사이언스’를 활용한 최신 HBM 연구 동향 분석 결과, 지난해 중국 학술기관은 HBM 부문에서 총 169편의 논문을 등재한 반면, 한국은 67편에 불과했습니다. 이는 중국이 HBM 연구 분야에서 한국을 2.5배 이상 앞서고 있다는 것을 의미합니다.

국가	HBM 논문 등재 수 (2023년)
중국	169편
한국	67편
미국	114편
독일	30편
인도	29편
대만	23편

물론 논문 수만으로 기술력을 단정할 수는 없지만, 기초 연구 역량은 곧 미래 기술 경쟁력으로 이어질 수 있다는 점에서 우려되는 부분입니다. 더욱이 세계 HBM 시장의 90%를 한국이 점유하고 있다는 사실은, 기초 연구 투자 부족이 가져올 미래의 위기를 더욱 부각시킵니다.

2. 중국, HBM 자급률 70% 목표... 무서운 추격 속도

중국의 HBM 기술 추격은 단순히 논문 발표 건수에 그치지 않습니다. 창신메모리(CXMT)를 비롯한 중국 칩 기업들은 HBM2 대량 생산을 통해 HBM 자급률을 내년까지 70%로 끌어올린다는 목표를 세우고 있습니다. 실제로 CXMT, 우한신신(XMC), 퉁푸 마이크로일렉트로닉스 등은 HBM2 개발을 완료했으며, 퉁푸 마이크로일렉트로닉스는 화웨이에 HBM2를 납품하기도 했습니다.

백서인 한양대 교수는 “중국이 핵심 반도체 분야에서 한국보다 더 많은 학술적 성과를 축적하고 있다는 뜻”이라며 “한·중 메모리 기술격차는 종전 10년 수준에서, 수년 이하로 좁혀질 가능성이 있다”고 경고했습니다.

3. D램 마저... 중국 CXMT의 무서운 성장세

HBM 뿐만 아니라 D램 시장에서도 중국의 추격은 매섭습니다. 욜인텔리전스에 따르면 D램 시장에서 CXMT 점유율은 지난해 5%를 기록했습니다. 이는 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이라는 절대 강자 체제에 균열이 생기고 있다는 의미입니다. 트렌드포스는 올 3분기 메모리 시장에서 중국산 점유율이 10.1%를 차지할 것으로 전망했습니다.

CXMT는 데이터 전송 속도를 높이기 위해 설계된 메모리 DDR에서 DDR5까지 개발을 완료했습니다. 한국이 DDR5를 양산한 시점이 2021년이라는 점을 감안하면, 한·중 기술 격차는 3년 정도로 단축된 것입니다.

4. 미국의 대중국 반도체 견제, 한국에게 기회인가?

미국 정부의 대대적인 대중국 반도체 견제는 분명 한국에게 기회 요인으로 작용할 수 있습니다. 중국의 반도체 기술 개발에 제동을 걸고, 한국 기업들이 기술 우위를 확보할 수 있는 시간을 벌어줄 수 있기 때문입니다. 하지만 중국의 반도체 굴기 의지는 꺾이지 않고 있으며, 기술 자립을 위한 투자를 더욱 확대할 것으로 예상됩니다.

반도체 업체 관계자는 “미국 정부의 대대적인 대중국 반도체 견제로 한숨을 돌릴 여유가 생겼다”면서도 “중국의 반도체 기술개발 속도가 워낙 빨라 수년 전부터는 결코 안심하지 못하는 상황이다”고 우려했습니다.

5. 한국 반도체 산업, 위기를 극복하고 미래를 선도하려면?

한국 반도체 산업은 지금 중요한 기로에 서 있습니다. 중국의 거센 추격과 글로벌 반도체 시장의 경쟁 심화 속에서 위기를 극복하고 미래를 선도하기 위해서는 다음과 같은 노력이 필요합니다.

• 기초 연구 및 기술 개발 투자 확대: HBM을 비롯한 차세대 메모리 반도체 기술 개발에 대한 투자를 확대하고, 원천 기술 확보에 주력해야 합니다. 특히, 인공지능, 빅데이터, 자율주행 등 미래 산업과 연계된 기술 개발에 집중해야 합니다.
• 인재 양성: 반도체 분야 전문 인력 양성을 위한 교육 시스템을 강화하고, 해외 우수 인재 유치에도 적극적으로 나서야 합니다.
• 생태계 강화: 대기업과 중소기업 간의 협력을 강화하고, 반도체 소재, 부품, 장비 산업의 경쟁력을 강화해야 합니다.
• 정부 지원 확대: 반도체 산업 발전을 위한 정부의 적극적인 지원 정책이 필요합니다. 세제 혜택, 연구 개발 자금 지원, 규제 완화 등을 통해 기업의 투자 환경을 개선해야 합니다.
• 글로벌 협력 강화: 미국, 유럽, 일본 등 기술 선진국과의 협력을 강화하고, 글로벌 반도체 공급망 안정화에 기여해야 합니다.

6. HBM 기술 경쟁력 확보를 위한 구체적인 전략

HBM 기술 경쟁력 확보를 위해서는 단순히 양적인 연구 투자 확대뿐만 아니라, 질적인 성장에도 집중해야 합니다. 다음은 HBM 기술 경쟁력 강화를 위한 구체적인 전략입니다.

• HBM 세대별 로드맵 명확화: HBM3, HBM3E, HBM4 등 차세대 HBM 기술 개발 로드맵을 명확히 하고, 각 세대별 목표 성능 및 기술적 난제를 설정해야 합니다.
• 미세 공정 기술 경쟁력 강화: HBM 성능 향상을 위해서는 미세 공정 기술이 필수적입니다. EUV 노광 장비 활용 및 새로운 소재 개발 등을 통해 미세 공정 기술 경쟁력을 강화해야 합니다.
• 패키징 기술 혁신: HBM은 여러 개의 D램 칩을 수직으로 쌓는 기술이 중요합니다. TSV(Through Silicon Via) 기술 고도화 및 새로운 패키징 기술 개발을 통해 HBM의 성능 및 신뢰성을 향상시켜야 합니다.
• AI 반도체와의 연계 강화: HBM은 AI 반도체의 성능을 극대화하는 핵심 부품입니다. AI 반도체 개발 업체와의 협력을 통해 HBM의 성능을 최적화하고, AI 반도체 시장을 선점해야 합니다.
• 오픈소스 하드웨어 활용: RISC-V와 같은 오픈소스 하드웨어를 활용하여 HBM 관련 기술 개발 비용을 절감하고, 다양한 기업들이 HBM 기술 개발에 참여할 수 있도록 지원해야 합니다.

7. 결론: 한국 반도체 산업의 미래는 노력 여하에 달려있다

중국의 거센 추격과 글로벌 반도체 시장의 경쟁 심화 속에서 한국 반도체 산업은 위기에 직면해 있습니다. 하지만 위기는 곧 기회가 될 수 있습니다. 한국은 세계 최고 수준의 메모리 반도체 기술력을 보유하고 있으며, 우수한 인재와 탄탄한 산업 생태계를 갖추고 있습니다. 이러한 강점을 바탕으로 과감한 투자와 혁신을 통해 위기를 극복하고 미래를 선도할 수 있습니다.

HBM 기술 경쟁력 강화는 한국 반도체 산업의 미래를 좌우하는 중요한 과제입니다. 정부, 기업, 학계가 힘을 합쳐 HBM 기술 개발에 매진하고, 미래 시장을 선점하기 위한 노력을 기울여야 합니다. 한국 반도체 산업의 미래는 노력 여하에 달려있습니다.

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