[SK하이닉스 D램 초격차 파워] SK 기술 리더십, ‘반도체 미래권력’ 선점한다

▲지난 5월 19~22일 열린 미국 DTW 2025 행사장에 설치된 SK하이닉스 홍보부스 모습.

33년간 글로벌 D램 시장을 지배하던 삼성전자의 아성을 무너뜨린 SK하이닉스가 D램 미래 기술을 고도화하기 위한 청사진을 제시했다. 기술 혁신을 통해 사상 처음 정상에 오른 기세를 이어가겠다는 강한 의지를 보인 것으로 풀이된다.

10일 업계에 따르면 SK하이닉스는 일본 교토에서 오는 12일까지 열리는 세계 최고 권위의 반도체 학술대회에 'IEEE VLSI 심포지엄 2025'에서 미래 30년을 이끌 차세대 D램 기술 로드맵을 공개했다. 미세화 한계를 돌파할 '4F² VG 플랫폼'과 '3D D램' 전략을 중심으로 지속 가능한 혁신 비전을 제시한 것이다.

로드맵은 이날 행사의 기조연설자로 무대에 오른 차선용 SK하이닉스 미래기술연구원장(최고기술책임자·CTO)이 제시했다. 주제는 '지속가능한 미래를 위한 D램 기술의 혁신 주도'였다.

차 CTO는 “현재의 테크 플랫폼을 적용한 미세 공정은 점차 성능과 용량을 개선하기 어려운 국면에 접어들고 있다"고 운을 뗐다. 테크 플랫폼이란 어느 한 세대 제품에만 적용하는 것이 아니라 여러 세대에 걸쳐 적용할 수 있는 기술적인 틀을 뜻한다.

이어 그는 “이를 극복하기 위해 10나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하에서 구조와 소재, 구성 요소의 혁신을 바탕으로 '4F² VG 플랫폼'과 '3D D램' 기술을 준비해 기술적 한계를 돌파하겠다"고 밝혔다.

'4F² VG 플랫폼'은 D램의 셀 면적을 최소화하고 수직 게이트 구조를 통해 고집적, 고속, 저전력 D램 구현을 가능하게 하는 차세대 메모리 기술이다. F²는 D램의 데이터를 저장하는 셀 하나가 차지하는 면적을, F는 반도체의 최소 선폭을 뜻한다. 4F²는 한 개의 셀이 2F x 2F 면적을 차지한다는 의미로 한 칩 안에 더 많은 셀을 넣기 위한 고집적 기술이다.

VG는 D램에서 트랜지스터의 스위치 역할을 하는 게이트를 수직으로 세우고 그 주위를 채널이 감싸고 있는 구조다. 기존에는 게이트가 채널 위에 수평으로 눕혀져 있는 평면구조였다. SK하이닉스 관계자는 “현재는 6F² 셀이 일반적이지만, 4F² 셀과 함께 회로부를 셀 영역 아래로 배치하는 웨이퍼 본딩 기술을 적용하면 셀 효율은 물론 전기적 특성까지 개선되는 효과를 기대할 수 있다"고 설명했다.

차 CTO는 4F² VG와 함께 3D D램도 차세대 D램 기술의 핵심 축으로 제시했다. 업계에서는 이 기술의 제조비용이 적층 수에 비례해 증가할 수 있다는 관측이 있지만, 회사는 기술 혁신을 통해 이를 극복하고 경쟁력을 확보하겠다는 방침을 밝혔다.

차 CTO는 “2010년 전후만 하더라도 D램 기술은 20나노가 한계라는 전망이 많았으나 지속적인 기술 혁신을 통해 현재에 이르게 됐다"며 “앞으로 D램 기술 개발에 참여할 젊은 엔지니어들의 이정표가 될 중장기 기술 혁신 비전을 제시하고, 업계와 함께 협력해 D램의 미래를 현실로 만들어 가겠다"고 밝혔다.

▲글로벌 D램 제조사 1분기 매출 및 시장 점유율. 사진 = 트렌드포스.

업계에선 SK하이닉스의 이번 기술 발표를 두고 D램 시장 주도권 확보 이후 기술적 리더십을 공고히 하기 위한 행보로 보고 있다.

대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 SK하이닉스는 올 1분기 D램 매출 97억1800만달러(약 13조원)를 기록해, 36% 점유율로 1위를 차지했다. 삼성전자는 매출 91억달러(약 12조원)로 시장 점유율 33.7%를 기록, 2위에 이름을 올렸다.

D램 시장 분기 점유율에서 SK하이닉스가 삼성전자를 앞선 건 이번이 처음이다. 삼성전자는 1992년 D램 시장 왕좌에 오른 이후 33년 만에 1위 자리를 내줬다.

양사의 희비를 가른 건 인공지능(AI) 반도체 시장의 중심에 선 '고대역폭메모리(HBM)'다. 엔비디아가 AI칩 시장을 독점하고 있는 상황에서, SK하이닉스는 HBM3E(5세대)를 사실상 전량 공급 중이다. 올해 생산 물량은 이미 완판, 내년 물량 협의도 상반기 내 마무리될 예정이다.

다만 삼성전자의 HBM3E 12단 제품이 올 하반기 엔비디아의 품질 인증(퀄) 테스트를 통과할 가능성이 제기되면서, 삼성 역시 반등을 노리고 있다. 업계에선 삼성의 퀄 통과가 기술적 한계를 돌파했다는 점에서 의미가 크다고 보고 있다.

중국 최대 D램 제조사 창신메모리테크놀로지스(CXMT)도 존재감을 빠르게 키우고 있다. 지난해 5% 수준이던 글로벌 점유율은 올해 10~13%까지 확대될 것으로 전망된다. 기술력에서는 여전히 격차가 크지만, 내수 시장과 가격 경쟁력을 바탕으로 빠르게 점유율을 늘리고 있다.

SK하이닉스로서는 장기적인 D램 시장 주도권 유지를 위해 지속적인 기술 혁신이 필수적인 상황이다.

한 업계 관계자는 “D램 시장 경쟁이 갈수록 치열해지는 가운데, 누가 기술 주도권을 확보하느냐가 향후 희비를 가를 핵심 요소가 될 것"이라며 “선제적인 기술 혁신으로 시장을 선도하는 기업이 유리한 고지를 점할 가능성이 높다"고 분석했다.

김윤호 기자 kyh81@ekn.kr