AI 시대 효자 된 낸드…고적층·선단 공정으로 수익성 굳힌다

[이데일리 공지유 기자] 인공지능(AI) 모델 흐름이 학습에서 추론으로 이동하면서, AI가 답변을 추론할 때 저장해야 하는 데이터 양도 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 그동안 외면받던 낸드플래시 메모리 수익성이 빠르게 개선하면서 반도체 업계 효자 노릇을 하고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스는 낸드플래시 수요 확대에 증설보다는 선단 공정 전환으로 대응하겠다는 계획이다. 공급 물량 확대보다 생산의 효율성을 높이는 전략이다.

SK하이닉스의 321단 쿼드레벨셀(QLC) 낸드 제품.(사진=SK하이닉스)

24일 증권가와 업계에 따르면 SK하이닉스는 올해 1분기 낸드플래시 사업에서 약 6조원의 영업이익을 냈을 것으로 추정된다. 전체 영업이익 37조6100억원 중 약 6분의1에 해당하는 수준이다.

낸드의 경우 중국 업체들을 비롯해 제조업체가 많아 공급 과잉이 지속하면서 과거 몇 년간 적자를 지속해왔다. SK하이닉스 역시 지난해 상반기까지 낸드 부문에서 적자를 냈을 것으로 추정된다.

그러다 지난해 말부터 본격적으로 낸드 수요가 급증하기 시작했다. AI가 대형 모델 학습 중심 단계를 넘어 실시간으로 사용자 요청을 처리하는 추론으로 발전하면서, 대형언어모델(LLM)의 임시 기억장치인 KV 캐시 데이터 용량 역시 크게 늘어나고 있기 때문이다. AI가 대화 중 앞서 한 질문을 기억해 참고하기 위한 정보가 쌓이는 공간이 더 필요해진 것이다.

이에 대용량 데이터를 저장할 수 있는 고성능 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD)를 중심으로 낸드플래시 가격 역시 지속 상승세를 보이고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 1분기 낸드 가격은 전분기 대비 55~60% 상승했다. 2분기에도 70~75% 추가 상승할 것으로 전망된다.

국내 반도체 업계 역시 고부가가치 eSSD를 중심으로 AI 스토리지 수요에 대응해 나간다는 계획이다. 특히 300단 이상 고적층 낸드와 선단 공정인 쿼드레벨셀(QLC)로의 전환을 통해 AI 메모리 호황 수혜를 이어나가겠다는 구상이다. SK하이닉스는 전날 1분기 실적발표 컨퍼런스 콜에서 올해 말까지 국내 생산량의 절반 이상을 321단 낸드로 전환하겠다고 밝혔다. 이전 세대인 176단 제품의 상당 물량을 2세대 앞선 321단으로 전환해 동일 면적에서의 비트 생산량을 끌어올린다는 것이다.

이를 위해 낸드 생산 거점의 효율성 제고에도 속도를 내고 있다. 공급을 늘리기보다는, 구형 제품 생산을 마무리하고 선단 공정으로 전환해 생산성을 높이는 방안에 더 무게를 두고 있다. 삼성전자는 중국 낸드 생산기지인 시안 1공장에서 236단 8세대 낸드(V8)의 램프업을 준비 중이다. 시안 2공장에서는 286단 9세대 낸드(V9) 전환 투자를 앞둔 것으로 알려졌다. SK하이닉스는 중국 다롄 공장 효율 개선과 함께 V8 생산을 위한 신규 투자를 검토하고 있다.

반도체 업계 관계자는 “AI 수요가 확산하면서 낸드플래시 역시 수요 대비 공급이 부족한 상황이 지속하고 가격 역시 상승세를 보이고 있다”며 “생산능력(캐파·CAPA)을 확장하기보다는 선단 공정 전환을 통해 생산성을 높이는 방안에 주력하고 있다”고 말했다.