SK하이닉스, TSMC와 협력, 맞춤형 AI 메모리 시장 장악할 수 있을까?

양사는 파트너십을 발표하기 전부터 이미 생산 능력을 공격적으로 확장해 왔다. 지난 4월, SK하이닉스는 HBM 및 차세대 AI 메모리 칩의 패키징과 테스트에 집중하기 위해 한국 청주의 P&T7 첨단 패키징 공장에 19조 원(약 128억 5,000만 달러) 규모의 투자를 시작했다.

TSMC의 경우 CoWoS 패키징 생산 능력이 2026년 말까지 월 125,000장 이상의 웨이퍼에 도달해 2025년 대비 약 79% 증가할 것으로 전망되나, 엔비디아( NVDA ), 브로드컴( AVGO ), AMD( AMD) 및 기타 고객사들의 주문으로 인해 수급 타이트 현상이 지속되고 있다.

시장 관점에서 볼 때 HBM 수급 격차는 여전히 상당하다. SEMI의 전망에 따르면 2026년 HBM 시장 규모는 58% 성장한 546억 달러에 달해 DRAM 시장의 약 40%를 차지할 것으로 보인다. 삼성전자, SK하이닉스 및 마이크론( MU)이 이미 신규 생산 능력의 70%를 HBM으로 전환했음에도 불구하고, 전체적인 공급 부족률은 여전히 50%에서 60%에 달한다.

양측 협력의 전략적 초점은 급격히 확대되는 AI 연산 능력 수요에 대응하기 위해 맞춤형 AI 메모리로 이동하고 있다. TSMC는 앞서 차세대 HBM이 메모리 컨트롤러를 베이스 다이에 직접 통합함으로써 메인 칩의 로직 면적을 절약하고 전력 효율을 개선할 것이라고 밝힌 바 있다.

SK하이닉스는 TSMC와의 협력을 통해 맞춤형 AI 메모리 분야에서의 리더십을 공고히 할 것이라고 밝혔다. 올해 컴퓨텍스(Computex)에서 SK하이닉스는 단일 스택 대역폭이 전 세대 대비 38% 증가한 4.0 TB/s를 구현하고, 단일 다이 용량은 33% 늘어난 HBM4E 48GB 12Hi 샘플을 선보였다.

최태원 회장은 또한 SK그룹이 TSMC에 국한되지 않고 대만 내에서 더 폭넓은 파트너십을 구축할 필요가 있다고 밝혔다. 아울러 SK하이닉스는 NVIDIA의 차세대 베라 루빈(Vera Rubin) 시스템을 위한 주요 HBM 공급사가 되는 것을 목표로 하고 있다.

이번 협력은 AI 투자를 지속적으로 확대하려는 SK하이닉스 청사진의 핵심 단계다. 노무라증권은 향후 3~5년간 SK하이닉스의 연간 매출 성장률이 약 30%에 달할 것으로 전망하고 있다.

TSMC에 있어 로직 칩 파운드리와 첨단 패키징 분야의 강점을 메모리 공급망으로 확장하는 것은 완전한 AI 연산 생태계를 구축하는 데 중요한 단계다. 현재 전 세계 메모리 생산액은 사상 처음으로 웨이퍼 파운드리를 넘어섰으며, 반도체 산업의 주요 성장 동력이 되었다. 맞춤형 메모리 방향에서의 SK하이닉스와의 시너지는 TSMC가 NVIDIA와 같은 주요 고객사를 위한 시스템 수준의 솔루션 역량을 강화하는 데 기여할 것으로 보인다.

파트너십 소식에 힘입어 HBM 공급망과 관련 첨단 패키징 장비에 대한 시장의 관심이 더욱 고조됐다. 앞서 SK그룹, TSMC, 이노룩스(Innolux)가 패널 레벨 패키징(PLP) 분야에서 협력하며 유리 기판 등 관련 테마주의 큰 상승을 이미 견인한 바 있다. HBM과 패키징의 시너지 레이아웃을 심화하려는 이번 행보는 HBM 소재, 패키징 장비, 테스트 서비스 등 하위 섹터 전반에 걸쳐 지속적인 파급 효과를 일으킬 것으로 예상된다.

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