삼성전자 HBM 사업 확대가 파운드리 생산구조까지 바꾸고 있다. 

HBM4에 들어가는 베이스다이가 삼성전자 4나노 생산능력의 절반 이상을 사용하는 것으로 추산되는 가운데 차세대 HBM5는 2나노 공정을 적용할 예정이다. 외부 AI·고성능컴퓨팅 고객의 2나노 수요도 늘고 있다. 앞으로는 선단공정 생산능력을 어디에 배분하느냐가 새로운 변수가 될거란 얘기다.

11일 삼성전자와 반도체업계에 따르면 삼성전자는 지난 2월 양산을 시작한 HBM4에 1c D램과 자체 파운드리 4나노 공정으로 만든 베이스다이를 적용했다.

베이스다이는 여러 개의 D램을 쌓아 만든 HBM 아래에서 데이터 이동을 관리하는 반도체다. 삼성전자는 이를 외부 업체가 아닌 자체 파운드리에서 생산한다. HBM 판매가 늘수록 파운드리 물량도 함께 증가하는 구조다.

실적에서도 변화가 나타났다. 삼성전자는 2분기 실적 발표에서 HBM 베이스다이와 미주 고객 제품 수요 증가가 파운드리 매출과 손익 개선에 기여했다고 밝혔다.

4나노 생산라인에서 HBM이 차지하는 비중도 빠르게 커진 것으로 전해졌다. 한 매체는 지난 7일 업계 관계자를 인용해 삼성전자 4나노 생산능력 가운데 HBM4 베이스다이에 배정된 비중이 지난달 기준 50~60% 수준으로 추산된다고 보도했다.

삼성전자가 공식 공개한 수치는 아니다. 다만 HBM이 메모리 실적을 넘어 파운드리 가동률에도 직접 영향을 주는 물량으로 커졌다는 점은 삼성전자 실적 발표와도 맞닿아 있다.

4나노 공장의 수급 상황도 달라졌다. 로이터는 지난달 19일 복수의 소식통을 인용해 삼성전자가 일부 파운드리 신규 주문 가격을 최대 15% 올렸으며 국내 4나노 생산라인이 풀가동 상태라고 보도했다. 가격 조정 대상에는 4나노와 5나노, 8나노 공정 등이 포함됐다.

삼성 파운드리는 한동안 낮은 가동률이 수익성 부담으로 작용했다. 반도체 생산라인은 가동률이 떨어져도 대규모 설비에서 발생하는 감가상각비를 부담해야 한다. HBM4 물량 증가는 이 생산라인을 채우는 데 영향을 준 것으로 분석된다.

삼성전자가 경쟁사와 다른 부분도 여기에 있다.

SK하이닉스는 HBM4 베이스다이에 TSMC의 선단공정을 활용한다. 삼성전자는 메모리와 파운드리를 모두 갖고 있어 HBM에 들어가는 베이스다이를 자체 생산한다. HBM 수요 증가가 메모리뿐 아니라 파운드리 생산량에도 직접 연결되는 구조다.

이 흐름은 차세대 HBM에서 한 단계 더 내려간다.

삼성전자는 지난 3월 GTC 2026에서 HBM5 베이스다이를 자체 2나노 파운드리 공정에서 생산할 계획이라고 밝혔다. HBM4가 4나노를 사용했다면 HBM5부터는 삼성전자의 최첨단 공정인 2나노를 사용하게 된다.

문제는 2나노를 원하는 외부 고객도 늘고 있다는 점이다.

삼성전자는 2분기 실적 발표에서 주요 고객의 2나노 고성능컴퓨팅 설계 수주가 확대되고 있다고 밝혔다. 하반기에는 2세대 2나노 모바일 제품 생산도 늘릴 계획이다.

내부에서는 HBM5가 2나노를 사용하고 외부에서는 AI·고성능컴퓨팅과 모바일 고객이 같은 공정을 요구하는 구조가 형성되는 셈이다.

현재 삼성전자 2나노 생산능력이 부족하다고 볼 근거는 없다. HBM5 양산 규모와 외부 고객별 생산 물량도 아직 모두 공개되지 않았다. 생산능력 부족이나 고객 간 물량 경쟁을 현재 시점에서 단정하는 것은 이르다.

다만 4나노에서 나타난 변화는 분명하다. HBM4 물량이 늘면서 파운드리 가동률과 생산구조가 달라졌고, 이 흐름이 HBM5와 함께 2나노로 이동하고 있다.

이에 따라 삼성 파운드리의 경쟁 기준도 달라질 가능성이 있다. 지금까지 2나노 경쟁이 수율을 높이고 외부 고객을 확보하는 문제였다면 앞으로는 늘어나는 내부 HBM 물량과 외부 주문을 어떤 비중으로 배분할지도 수익성을 좌우할 수 있다.

HBM이 메모리사업을 넘어 삼성전자 파운드리의 생산계획까지 움직이는 단계로 들어서고 있다.

토요경제 / 최은별 기자 ceb@sateconomy.co.kr

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