이 기사는 2023년 03월 15일 07:37 thebell 에 표출된 기사입니다.

미국 오픈AI가 선보인 대화형 인공지능(AI) 챗봇 '챗GPT'를 가동시키기 위해선 고성능 그래픽처리장치(GPU, Graphics Processing Unit)가 필수다. 여기에는 고대역폭 반도체(HBM, High Bandwidth Memory)가 들어간다. 메모리 반도체 강국인 한국은 HBM에서도 글로벌 톱클래스의 경쟁력을 자랑한다. 특히 SK하이닉스는 HBM 기술의 혁신을 주도하며 최초 타이틀을 지켜왔다.

챗GPT가 촉발한 글로벌 AI 기술 주도권 경쟁에서 SK하이닉스가 대표 수혜자로 꼽히는 이유다. 2021년 10월 디램(DRAM) 반도체의 일종인 HBM 4세대 제품 'HBM3'를 개발, 지난해 양산 돌입과 함께 엔비디아(NVIDIA)에 공급을 시작했다. 엔비디아는 AI의 두뇌 역할로 쓰이는 GPU 시장의 90%를 차지하는 업체다.

◇3세대 HBM2E 이어 4세대 HBM3도 공급

현재 AI 기술은 GPU를 기반으로 한다. 각종 대규모 병렬 연산에 강점을 가진 반도체 덩어리인 GPU는 원래 그래픽 처리에 사용됐으나 AI 기술이 대규모 병렬 연산을 통해 구현 가능해지면서 이 분야에서도 큰 인기를 끌고 있다. AI는 수십억개의 인공신경망에 데이터를 투입해 신경망을 학습시키는 방식으로 만들어진다. 신경망을 확장하기 위해선 우수한 메모리 반도체가 필요하다. 이 때문에 2016년 알파고, 현재 챗GPT 등 AI 상용화 기술이 화제가 될때마다 가장 먼저 주목받은 것은 GPU다. AI의 두뇌 역할로 쓰이는 GPU 시장의 90% 이상을 점유한 엔비디아가 최대 수혜자로 꼽힌다. 챗GPT 개발사인 오픈AI가 사용하는 수퍼컴퓨터에도 엔비디아의 1만달러짜리 GPU 'A100'이 1만개 사용된 것으로 알려졌다. 덩달아 GPU의 든든한 동반자인 HBM도 같이 주목받게 됐다. 빠른 연산이 필요한 AI가 그래픽 처리를 능가할 정도로 높은 메모리 용량을 요구하게 되면서 대역폭이 큰 반도체가 필요해졌다.

메모리를 일종의 데이터 창고로 보면 대역폭은 창고로 들어오는 도로의 너비다. 도로가 넓을수록 한 번에 지나다닐 수 있는 차량 수가 많은 것처럼 창고에서 많은 양의 데이터를 한 번에 빼낼 수 있다. HBM은 대역폭과 용량에 중점을 두고 개발된 메모리 반도체다. 고성능 그래픽 처리를 위해 탄생한 제품이다.

SK하이닉스는 2021년 10월 개발 성공한 HBM3를 지난해부터 양산에 돌입했다. 대표적인 고객사가 엔비디아다. 작년 3분기부터 16GB 용량의 HBM3를 엔비디아에 공급하기 시작했다. 4세대 제품인 HBM3는 초당 819GB 데이터를 처리할 수 있는 반도체로 풀HD급 영화 163편을 1초 만에 처리할 수 있는 속도다. 3세대(HBM2E) 제품보다 데이터를 처리할 수 있는 속도가 80% 빠르다.

SK하이닉스는 앞서 3세대 제품인 HBM2E를 엔비디아에 공급해 왔다. 이는 챗GPT에 쓰인 GPU A100에 들어가는 반도체다. 이번에 공급된 4세대 HBM3는 엔비디아가 초고속 AI 기반 첨단기술 시장 공략을 위해 준비하는 GPU 신제품 H100과 결합한다. 이를 통해 훨씬 더 진화한 챗GPT를 만나볼 수 있을 것으로 전망된다.

◇GPU 시장 90% 석권한 엔비디아와 파트너십 강화

SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발한 이래 HBM 산업의 형성과 확장에 기여해 왔다. 2019년에는 HBM2의 확장 버전인 HBM2E을, 2021년에는 HBM3를 잇따라 선보이며 고성능 메모리 솔루션 분야의 리더십을 입증했다. 반도체 생태계의 주요 파트너들과 함께 미래 AI 환경을 혁신하는 데 더 중요한 역할을 할 수 있다는 가능성을 보여줬다.

엔비디아는 지난해 6월 GTC2022(GPU Technology Conference 2022) 기조연설에서 "H100 Hopper GPU 및 DGX H100 시스템에 HBM3를 채택한다"고 공식 발표했다. SK하이닉스의 HBM 기술이 챗GPT의 성공에 기반에 있다는 것을 엔디비아가 인정한 격이다. SK하이닉스가 디램 기술 트렌드를 이끌고 시장에서의 리더십을 유지하는 데 필요한 의사결정은 주로 디램상품기획 조직에서 시작된다. GSM(Global Sales & Marketing) 산하 디램상품기획은 모든 디램 제품과 솔루션 개발, 제조, 판매 계획을 수립하는 '컨트롤 타워' 역할을 한다.

기존 HBM의 구조와 성능의 기술적 한계에 대해 논쟁은 여전히 지속되고 있으나 SK하이닉스는 디램상품기획 조직을 중심으로 HBM 기술 한계를 극복할 차세대 제품과 솔루션을 개발, HBM 시장에서의 리더십을 더욱 공고히 할 예정이다. 차세대 HBM 제품 역시 고객의 요구에 완벽하게 부합하는 완성도 높은 제품으로 개발될 수 있도록 사전 준비를 진행 중이며 업계 내 주요 파트너와의 협업도 지속하고 있다.