CXMT, 자국 기업 화웨이에 HBM3 샘플 공급
中 '반도체 굴기', 고성능 메모리 분야로 확장
美 제제에 반도체 장비 내재화율 20% 넘어서

중국 반도체 기업이 고성능 메모리인 '고대역폭메모리3(HBM3)'의 샘플 공급을 시작했다. 미국의 강도 높은 대중국 반도체 규제에 대응해 자급화와 국산화에 집중해 온 중국이 범용(레거시) 반도체에 이어 고성능 메모리인 HBM 시장에도 본격 진출하면서 메모리업계의 긴장감이 높아지고 있다. 삼성전자·SK하이닉스·마이크론의 글로벌 메모리 3사 중심의 독점 구조에 중국 업체가 가세하면 시장 판도가 흔들릴 수 있다는 관측이 나온다.

당초 예상보다 4개월 앞당겨 HBM3 공급에 성공

12일 반도체업계에 따르면 중국 메모리 업체 창신메모리테크놀로지(CXMT)는 자체 개발한 HBM3 제품의 샘플을 주요 거래처에 공급하기 시작했다. 당초 시장에서는 CXMT가 올해 말까지 고객사에 샘플을 제공할 것으로 예상했으나, 이를 약 4개월 앞당긴 것이다. HBM3은 D램 8개를 수직으로 쌓아 올려 만든 메모리 제품으로, D램 8단인 HBM3와 D램 12단인 HBM3E가 현재 전 세계 HBM 시장을 주도하고 있다.

CXMT의 HBM3에는 자체 생산한 더블데이트레이트5(DDR5) 제품이 적용됐으며, 이 DDR5에는 독자적인 메모리 공정인 G4 기술이 도입됐다. G4는 반도체 회로선폭 16㎚(나노미터) 공정을 적용해 종전 18㎚ 공정을 적용한 G3 대비 칩 크기를 20% 정도 줄일 수 있다. 다만 HBM 공정 중 열압착(TC) 본딩 등 D램을 수직으로 쌓아 올리는 작업은 자체적으로 수행하지 않고 반도체 후공정(OSAT) 업체에 맡긴 것으로 알려졌다.

CXMT는 해당 HBM3을 중국 최대 IT 기업 화웨이에 공급하고, 현재 양산 승인을 기다리고 있다. 화웨이는 CXMT의 HBM3을 공급받아 인공지능(AI) 반도체를 완성할 계획이다. 미국의 반도체 제재로 어려움을 겪어 온 화웨이는 AI 반도체를 구성하는 그래픽처리장치(GPU)도 중국 내 팹리스로부터 조달할 것으로 알려졌다. 올해 5월 자체 AI 반도체 ‘어센드 910C’의 대량 출하를 시작한 화웨이는 연내 후속 모델인 '어센드 920'을 공개할 예정이다.

메모리 '빅3', 中 장악한 범용 메모리 시장서 철수

이처럼 중국의 'HBM 굴기'가 빠르게 성장하면서 국내 반도체업계에서는 중국의 저가 공세에 액정표시장치(LCD) 시장을 통째로 넘겨준 과거의 악몽이 재현되는 것 아니냐는 우려 섞인 관측이 나오고 있다. 당초 CXMT는 미국의 강도 높은 반도체 규제를 피해 범용 메모리 분야에서 기술 개발에 나서며 자급을 추진하는 것으로 알려졌지만, DDR4 시장에서 위상을 크게 끌어올리며 업계에 긴장감을 불러일으켰다. 실제로 CXMT의 저가 공세에 기존 DDR4 시장을 주도하던 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 글로벌 메모리 3사가 DDR4 생산량을 단계적으로 감축해 향후 1~2년 내 시장 철수 의사를 밝히는 등 상황이 심각했다.

범용 메모리 시장을 불과 1~2년 만에 중국에 빠르게 내주면서 국내 메모리업계는 선택과 집중 전략으로 고성능 메모리인 HBM 분야에 역량을 집중하고 있다. 하지만 HBM 시장마저 중국 기업이 진입하면서 국내 반도체업계의 위기감이 커지고 있다. 글로벌 반도체 시장에 HBM3를 공급하는 기업은 삼성전자·SK하이닉스·마이크론, 3곳뿐이다. CXMT는 현재 전체 D램 생산량의 85%를 DDR4로 채우고 있지만, 중국 정부의 막대한 지원을 기반으로 자국의 IT 기업을 고객사로 손쉽게 확보할 가능성이 높다. CXMT이 HBM3 양산을 시작하게 되면 글로벌 메모리 3사의 독점 구조가 깨지고 본격적인 4사 경쟁 구도가 형성될 공산이 크다는 의미다.

여기에 CXMT와 함께 중국 메모리 양대 산맥으로 불리는 양쯔메모리(YMTC)가 자회사를 통해 HBM 양산 대열에 동참할 수 있다는 관측도 나온다. YMTC는 낸드 시장에서 독보적인 적층 기술로 294단 양산에 성공한 이후 AI 투자 흐름이 D램을 중심으로 이어지면서 D램 시장 진출을 꾸준히 모색하고 있다. 업계에서는 YMTC가 고속 성장하는 HBM 시장의 잠재력을 확인하고 D램에서 특히 HBM을 시작으로 시장에 뛰어들 것으로 보고 있다. YMTC의 파운드리 자회사인 XMC가 HBM 양산의 병목이자 패키징 핵심인 TSV(실리콘관통전극) 장비를 보유하고 있는 것으로 알려져 이를 활용해 HBM 개발 라인에 뛰어들 수 있다고 본 것이다.

中 반도체 장비 업체들도 소수 정예로 재편 추진

더군다나 중국은 반도체 장비 내재화에도 박차를 가하고 있다. 그동안 중국 반도체업계는 네덜란드 ASML, 미국 어플라이드, 램리서치, 일본 도쿄일렉트론 등 첨단 반도체 장비 업체의 납품 물량 감축에 대응해 자급률 제고에 주력해 왔다. 현지 매체에 따르면 중국의 반도체 장비 내재화율은 지난해 기준 23% 수준으로 추정된다. 미국의 반도체 규제가 한층 심화할 것으로 예상되는 올해부터는 90%에 육박한 범용 반도체 장비 자급률과 연구개발(R&D) 투자에 따른 첨단 공정 기술 개발로 내재화율이 최대 50%에 이를 수 있다는 전망까지 나온다.

반도체 장비 자급 노력이 가속화되면서 관련 중국 기업들도 가파른 성장세를 이어가고 있다. 중국 최대 반도체 장비 기업인 나우라 테크놀로지는 중국 시장에서 높은 점유율을 확보하며 2023년 글로벌 반도체 장비 매출 8위에 올랐다. 지난해 순이익은 전년 대비 53% 증가한 59억5,000만 위안(약 1조1,500억원)을 기록했다. ACM리서치 역시 지난해 매출이 전년 동기 대비 51% 증가한 58억8,000만 위안에 달했다. 첨단 공정 개발에 집중하며 TSMC에 장비까지 공급한 AMEC은 지난해 매출이 전년 동기 대비 45% 증가한 90억6,500만 위안(약 1조7,500억원)을 달성했다.

이런 가운데 중국 정부도 자국 업계에 힘을 실어주고 있다. 최근 중국 정부는 산업 경쟁력 극대화를 위해 반도체 장비 업체를 소수 정예로 재편하는 정책을 추진 중이다. 지난 10년간 정부 보조금에 의존해 성장한 200개 이상의 기업을 10개 수준으로 통폐합한다는 계획이다. 올해 3월 나우라 테크놀로지가 코팅 설비 기업 킹세미의 지분 9.5%를 인수한 것도 이러한 움직임의 신호탄으로 평가된다. 나우라테크놀로지는 이번 인수를 통해 반도체 증착·식각·세정 설비에 이어 코팅 분야로 라인업을 확대했고, 향후 1년 내 킹세미의 지분을 추가 인수해 경영권을 확보할 예정이다.