[실리콘 디코드] 삼성전자, 평택 P4 'AI 메모리 전진기지' 전면 전환…HBM4로 '왕좌' 탈환 시동

인공지능(AI) 시대의 '게임 체인저'로 부르는 고대역폭 메모리(HBM) 시장의 패권 경쟁이 치열해지는 가운데, 삼성전자가 승부수를 띄웠다. HBM3E 시장에서 경쟁사 SK하이닉스에 주도권을 내주며 절치부심했던 삼성이 차세대 HBM4 양산을 위해 핵심 생산기지인 평택 캠퍼스 4라인(P4)을 'AI 메모리 전진기지'로 전면 바꾸는 결단을 내렸다.

IT전문 매체 디지타임스와 업계는 삼성의 이번 결정을 단순한 설비 투자를 넘어, 기존 서버 D램 중심이던 생산 전략을 고부가가치 AI 메모리 중심으로 전환하는 '체질 개선'의 신호탄으로 분석했다. 업계 분석가들은 삼성이 AI 메모리 생산 비중을 본격 늘리면서, 장비 투자 전략의 초점을 범용 서버 D램에서 AI 메모리 제품으로 뚜렷하게 이동시키고 있다고 진단했다.


삼성전자는 현재 평택 P4 라인에 단계별 장비 반입과 설치를 진행하고 있다. 업계 소식통에 따르면, P4는 2026년 본격 양산 가동에 들어갈 예정이다.

2025년 하반기를 기준으로 P4의 1c D램 생산 능력은 월 6만 장 안팎으로 확대될 전망이며, 추가 장비 투자를 통해 2026년에도 생산 능력은 계속 증가할 예정이다.
1단계 투자는 차세대 HBM4에 대응하는 1c D램 생산 라인 구축에 집중된다. 이번 대규모 투자는 HBM4 시장을 선점하겠다는 삼성의 강력한 의지가 반영된 것이다.

삼성은 최근 HBM3E 세대에서 SK하이닉스에 주도권을 내준 바 있다. 따라서 차세대 HBM4에서는 '속도, 전력 효율, 적층 안정성' 전반에서 뚜렷한 기술 경쟁 우위를 되찾겠다는 전략이다.

이를 위해 삼성은 P4의 기존 D램 공정 일부를 AI 메모리 중심의 생산 라인으로 전면 재구성한다. 이 과정에서 고밀도 공정의 핵심 장비인 극자외선(EUV) 리소그래피와 실리콘 관통 전극(TSV) 패키징 장비 도입을 대폭 확대해, '고집적·고성능 메모리'에 가장 알맞은 생산 라인으로 바꾸고 있다.

이번 P4 공장 투자는 단순한 생산 능력 확대를 넘어, 삼성 메모리 사업부의 생산 라인 재편을 상징하는 대목이다. P4가 사실상 삼성의 AI 메모리 전환을 위한 '출발점' 역할을 맡은 셈이다.

삼성의 제품 구성(믹스) 또한 기존 서버 D램에서 HBM과 HBM-PIM(Processing-in-Memory, 메모리 내 연산) 같은 고부가가치 제품 위주로 빠르게 이동하고 있다.

AI 메모리로의 전환은 P4에만 그치지 않는다. 삼성은 국내 화성, 기흥 사업장의 일부 설비 또한 HBM과 호환하는 1c 공정으로 전환하는 방안을 다각도로 검토하고 있다.

다만, 해결해야 할 과제도 분명하다. 현시점 삼성의 HBM4 수율은 약 40% 수준이어서, 양산과 공급 안정성을 확보하는 것이 단기 최대 과제로 꼽힌다.

또한 HBM4 개발과 양산에서 SK하이닉스·마이크론보다 2개월가량 테스트 일정이 뒤처져 있다는 평가도 나오지만, 삼성은 2026년 본격 상용화를 목표로 시설 투자와 라인 전환에 총력을 기울이고 있다.

나아가 P4를 시작으로 앞으로 가동할 P5, P6 공장에도 AI 메모리 생산 라인과 PIM 통합 공정을 먼저 도입할 계획이다.


경쟁 환경 역시 삼성의 전략 행보에 힘을 싣고 있다. 현재 세계 3대 메모리 제조사(삼성전자, SK하이닉스, 마이크론) 중 단기간에 신규 생산 능력을 신속하게 확보할 수 있는 곳은 삼성이 유일하다는 평가가 나오고 있다.

경쟁사들은 대규모 신규 증설이 어렵다. SK하이닉스는 현재 이천 M16 공장의 효율성 개선에 주력하고 있으며, 마이크론은 미국 보이시 공장이 최대 투자처라 당장 대규모 신규 투자를 집행할 여력이 크지 않다.

삼성이 P4 공장에서 확보하는 신규 생산 능력의 대부분은 차세대 주력 제품인 HBM4와 HBM4E 생산에 집중 투입한다.

AI GPU와 고성능 서버 시장에서 HBM 수요가 폭발하듯 증가하는 현 추세를 고려할 때, HBM 중심의 투자는 범용 D램에 비해 월등히 높은 수익성 잠재력을 제공할 전망이다.

P4는 단순한 신규 생산 라인을 넘어, 삼성의 메모리 제조 틀이 근본부터 바뀌고 있음을 상징한다. 범용 D램 중심이던 사업 구조가 'AI 메모리 해법 공급 기업'으로 바뀌는 전환점이 될 것이다. 삼성전자는 이번 투자를 발판으로 AI 시대에 가장 알맞은 '폭넓은 메모리 해법'을 제공하는 기업으로 진화하겠다는 의지를 분명히 하고 있다. 업계에서는 2026년이 삼성의 본격 상용 양산과 시장 점유율 반등의 분기점이 될 것으로 전망하고 있다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com