SK하이닉스, 차세대 지능형 메모리반도체 PIM 개발

박신영 기자

입력2022.02.16 15:22 수정2022.02.16 15:35

PIM 적용 ‘GDDR6-AiM’ 제품, 세계 최고 권위 학회에서 공개 예정
메모리 반도체와 연산 기능 한 곳에 합쳐 데이터 처리 속도 극대화
저전압 작동, 에너지 효율 증대로 탄소 배출 저감 등 ESG 성과도 기대
사피온과 협력해 AI 반도체와 결합한 기술도 선보일 계획

SK하이닉스는 연산 기능을 갖춘 차세대 메모리반도체 기술인 PIM(Processing-In-Memory)을 개발했다고 16일 밝혔다.

PIM은 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 AI(인공지능)와 빅 데이터 처리 분야에서 데이터 처리속도를 올려주는 차세대 기술이다. 메모리 반도체는 데이터 저장을 전담하고, 연산 기능은 비메모리반도체인 CPU(중앙처리장치)나 GPU(그래픽처리장치)가 담당한다는 것이 일반적인 인식이었다.

하지만 AI와 빅데이터 기술이 발달하면서 메모리반도체의 처리 속도가 반도체 기업의 경쟁력으로 떠오르면서 연산기능 추가가 해결책으로 제기되고 있다.

실제 SK하이닉스는 PIM이 적용된 첫 제품으로 ‘GDDR6-AiM' 샘플도 개발했다. GDDR(Graphics DDR)은 JEDEC(국제반도체표준화기구)에서 규정한 그래픽 D램의 표준 규격의 명칭이다. ‘GDDR6-AiM'은 PIM 기술이 적용됐다는 뜻이다. 1초당 16Gbps(기가비트) 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6 메모리 반도체에 연산 기능이 더해진 제품이다. 일반 D램 대신 이 제품을 CPU와GPU와 함께 탑재하면 특정 연산의 속도는 최대 16배까지 빨라진다.
SK하이닉스 관계자는 "앞으로 GDDR6-AiM은 머신러닝, 고성능 컴퓨팅, 빅 데이터의 연산과 저장 등에 활용될 전망"이라고 말했다.

SK하이닉스는 이달 말 미국 샌프란시스코에서 열리는 반도체 분야 세계 최고 권위 학회인 '2022 ISSCC(국제 고체 회로 학술회의)'에서 PIM 개발 성과를 공개할 예정이다. 향후 이 기술이 진화하면 스마트폰 등 ICT 기기에서 메모리반도체가 중심적인 역할을 하는 ‘메모리 센트릭 컴퓨팅’도 가능해질 것으로 회사는 기대하고 있다.

한편, SK하이닉스는 최근 SK텔레콤에서 분사한 AI 반도체 기업인 사피온과 협력해 GDDR6-AiM과 AI 반도체를 결합한 기술도 선보일 계획이다. 류수정 사피온 대표는 “인공 신경망 데이터 활용이 최근 급속도로 늘어나, 이러한 연산 특성에 최적화한 컴퓨팅 기술이 요구된다”며 “양사의 기술을 융합해 데이터 연산, 비용, 에너지 사용 측면에서 효율성을 극대화할 것”이라고 밝혔다.

박신영 기자 nyusos@hankyung.com

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"올 영업이익 20조 넘을 듯…주가 저점 찍고 강하게 상승할 것"

지난해 필라델피아 반도체지수가 41.2% 상승하는 동안 SK하이닉스 주가는 10.5% 오르는 데 그쳤다. 정보기술(IT) 공급망 차질 영향이 메모리산업에 부정적이었기 때문이다. 그러나 올해 2분기 메모리 반도체 업황이 턴어라운드하고, 가격 상승에 의한 실적 개선 속도는 비메모리 반도체에 비해 빠를 전망이다. 메모리 반도체 업황 턴어라운드가 이뤄진 올해 하반기 SK하이닉스가 글로벌 반도체 주도주 역할을 할 것으로 예상한다.SK하이닉스의 지난해 4분기 실적은 매출 12조3766억원, 영업이익 4조2195억원이다. 실적 추정치에 부합한 수치다. 연말 특별상여금이 포함된 것을 감안하면 시장 기대치를 웃돈 결과다. 반도체 가격 하락을 출하량 증가와 환율 효과로 방어했다고 할 수 있다.대체로 메모리 반도체 주가는 업황을 약 6개월 선행하는 경향이 있다. 불황에서 실적 컨센서스(시장 전망치 평균) 하락이 멈추면 주가는 반등하기 시작한다. 그리고 주가 반등 이후 주식시장은 실적 컨센서스 상승 반전을 기다린다. 실적 컨센서스가 오르기 시작하면 주가는 추세적인 랠리를 이어간다.SK하이닉스의 12개월 선행 주당순이익 컨센서스는 지난해 2분기 고점을 기록한 이후 하락했다. 그리고 지난해 3분기 실적 발표를 기점으로 하락세가 멈추고 횡보하기 시작했다. 이 구간에서 메모리 주가는 빠른 반등을 보였다. 실적 반등을 위한 구체적인 증거는 수요처들의 대량 주문에서 확인된다. 올해 1분기 가격 하락 이후 서버용 반도체 주문량 증가를 전망한다. 1분기 서버 주문량 증가와 2분기 메모리 가격 반등을 예상하는 이유는 IT 공급망 차질이 정상화되고 있으며, 인텔·AMD 신규 서버 플랫폼 출시와 미국 국방부 JWCC(합동 전투 역량 클라우드) 프로젝트 등 때문이다.벌써 시장 예상보다 빠르게 메모리 반도체 업황이 개선되고 있다. 코로나19 확산에 의한 중국 시안 봉쇄로 삼성전자 시안 낸드플래시 전공정 팹과 마이크론 메모리 후공정 팹에서 약 한 달간 생산 차질이 발생했다. 재고를 소진시켜 업황 반등 시점을 앞당길 이벤트였다. 따라서 D램과 낸드플래시 모두 올해 2분기 가격 반등을 예상하고 있다.이와 함께 최근 SK하이닉스의 12개월 선행 주당순이익 컨센서스의 상승이 시작됐다. 분기별 실적은 올해 1분기를 저점으로 2분기부터 개선될 전망이다. 2022년 매출은 전년 동기 대비 38.9% 늘어난 59조7000억원, 영업이익은 63.2% 늘어난 20조2000억원을 전망하고 있다. 전망치는 옛 인텔의 낸드플래시 사업부인 솔리다임 실적을 새롭게 포함했다. 솔리다임은 올해 매출 6조원, 영업이익 1조원을 기록할 것으로 추정된다. SK하이닉스의 인텔 낸드 사업 인수는 SK하이닉스의 이익 증가와 컨솔리데이션 효과(통폐합 효과)로 긍정적이다.SK하이닉스는 이번 실적 발표 후 콘퍼런스콜을 통해 2022~2024년의 주주환원정책을 제시했다. 잉여현금흐름의 50%를 환원하되, 고정배당금을 1200원으로 20% 상향하고, 분기 배당을 하기로 했다. 따라서 기존 대비 배당이 대폭 증가할 전망이다. SK하이닉스를 포함한 메모리 업체들의 주주환원 강화는 결국 펀더멘털 강화를 의미한다. 이런 주주환원정책 변화는 시장 점유율보다 수익성을 추구하겠다는 의지이며, 자기자본이익률 개선 및 밸류에이션 멀티플 상승으로 연결될 전망이다.최근 주식시장 하락 과정에서 SK하이닉스의 주가도 부진했다. 특히 이 과정에서 지난 유동성 랠리에서 발생한 밸류에이션 상승분을 모두 반납했다. 12개월 선행 주당순이익 컨센서스 상승 초입이라는 점을 감안하면 현재 주가는 추가 하락하기 어려운 수준이다. 주가는 단기 조정을 마무리하고 실적 모멘텀으로 재차 강하게 상승할 것으로 전망한다.
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"AI·메타버스·사물인터넷…新산업이 수요 이끌어 반도체 호황 장기화"

SK하이닉스와 삼성전자를 비롯한 국내외 반도체 관련 기업의 상당수가 지난해 사상 최고 실적을 기록했다. 삼성전자와 SK하이닉스의 매출은 각각 279조6000억원, 42조9978억원으로 역대 최대였다. 반도체 장비 제조사 등 공급망 기업의 생산 차질에도 불구하고 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 5세대(5G) 이동통신, 클라우드, 메타버스 기술 등이 코로나19 상황에서도 반도체 수요를 이끌어내고 있다.올 들어서도 국내외 반도체산업은 순항하고 있다. 지난달 한국 반도체 수출은 108억2000만달러(약 13조원)로 지난해 같은 기간보다 24.2% 늘었다. 19개월 연속 두 자릿수 증가율을 지속했다. 산업통상자원부에 따르면 역대 1월 중 한국 반도체 수출이 100억달러(약 12조원)를 넘은 것은 처음이다. 1월은 글로벌 반도체 시장의 계절적 비수기임에도 실적이 늘었다. 품목별 전년 대비 증가율을 살펴보면 △D램 50.8% △시스템 반도체 33.1% △모바일 칩 패키지(MCP) 16.4% △솔리드스테이트드라이브(SSD)는 71.7% 늘었다.가장 증가율이 높은 SSD는 2021년 하반기부터 성장세가 가팔라졌다. 기업용 SSD가 시장을 주도하는 중이다. 차세대 제품 출시 효과도 적지 않다. SSD 컨트롤러 설계와 제조를 대부분 직접 하는 삼성전자와 SK하이닉스의 수익은 상대적으로 더 커질 전망이다. SK하이닉스는 인텔로부터 낸드플래시 사업을 인수하면서 컨트롤러와 펌웨어 설계 기술을 더욱 강화했다.SSD의 주요 부품인 낸드플래시 시장에선 미국 웨스턴디지털(WD)과 일본 기옥시아의 합작공장 원재료 오염사고로 국내 기업이 반사이익을 얻을 것으로 예상된다. 웨스턴디지털과 기옥시아는 글로벌 시장 점유율 2, 4위 업체다. 양사의 공급 능력은 웨이퍼 50만5000장인데 전 세계 공급 능력의 30%에 해당한다. 이번 생산 차질은 웨이퍼 투입부터 산출까지 걸리는 시간을 고려하면 올 4월 전후에 크게 영향을 끼쳐 2분기 공급 부족을 초래할 것으로 보인다. 시장조사업체 트렌드포스는 당초 올 2분기 낸드플래시 가격이 5~10% 하락할 것으로 전망했으나 최근엔 오히려 가격이 5~10% 상승할 것이라고 예상했다. SK하이닉스는 가장 큰 반사이익을 얻을 것으로 기대된다. 인텔 낸드플래시 사업 인수 덕분에 고객사 수요를 흡수할 수 있을 전망이다. 컨트롤러 설계 및 생산 역시 과거에 비해 대폭 내재화시켰다.다운사이클(업황 부진)에 접어들 것이란 우려가 높았던 D램도 단가가 상승하면서 수출액이 늘었다. 지난해 1~3월 PC용 D램(DDR4 8Gb) 제품의 평균 가격은 3달러였는데 지난 1월 가격은 이보다 높은 3.41달러를 기록하면서 수출액이 증가했다. 아마존, 마이크로소프트, 메타(옛 페이스북) 등 북미 4대 데이터센터 업체의 서버용 D램 수요가 기존 전망치를 웃돌고 있기 때문이다. 메타버스 플랫폼 구축을 위한 선제적인 서버 투자를 서두르고 있다.파운드리(반도체 수탁생산) 시장도 호황이다. 최대 파운드리 기업인 대만 TSMC의 1월 매출은 61억9000만달러(약 7조4000억원)로 지난해 같은 기간 대비 35.8% 증가했다. 파운드리 가격 인상을 비롯해 △3차원 패키징 수요 증가 △차세대 무선인터넷(WiFi) 7 개발에 따른 선단 공정 수요 증가 △암호화폐 채굴 수요 증가 등이 원인으로 분석된다.업계에선 1분기 매출도 166억~172억달러(약 19조9000억~20조6000억원)를 무난하게 달성할 것으로 전망하고 있다. 삼성전자의 경우 고객사들이 이전까진 반도체 생산을 맡기지 않던 고성능 프로세서 분야에서도 주문을 늘리고 있다.