美 데이터센터 '전력 장벽', K반도체에 오히려 기회?

환경·전기요금 부담이 규제 핵심…같은 전력으로 더 많은 연산 요구

저전력 메모리·첨단 공정에 투자해 온 삼성·하이닉스, 기술 차별화 기회

미국에서 데이터센터의 전력 소비와 환경 부담을 줄이라는 요구가 커지면서 삼성전자와 SK하이닉스가 축적해 온 저전력 반도체 기술의 가치가 높아질 수 있다는 분석이 나온다. 전력 공급에 제약이 생길수록 같은 전력으로 더 많은 AI 연산을 수행해야 하는 만큼, 고효율 메모리와 첨단 공정에 대한 수요가 커질 수 있다는 것이다.

데이터센터 건설 둔화를 곧바로 반도체 수요 감소로 연결하는 시장의 시각도 세분화할 필요가 있다는 지적이다. 규제와 주민 반발의 핵심이 AI 서비스 자체가 아니라 전력망 부담과 전기요금 상승, 환경 비용이라면 이를 낮추는 반도체 기술은 해결책의 일부가 될 수 있다.

9일 반도체 업계와 전문가들에 따르면 미국의 데이터센터 규제 논의는 한국 반도체 기업에 투자 둔화라는 위험과 전력 효율 경쟁이라는 기회를 동시에 제시하고 있다. 한국 기업들이 오랜 기간 투자해 온 저전력 메모리와 발열 관리, 첨단 공정 기술을 고객사의 비용 절감과 성능 개선으로 연결할 수 있느냐가 관건이다.

이종환 상명대학교 시스템반도체학과 교수는 “한국은 미국의 데이터센터 건설 규모만 주시할 것이 아니라, 실제 AI 인프라 투자가 어디로 이동하고 어떤 반도체 기술을 요구하는지 살펴봐야 한다”고 말했다.
 

전력 제한할수록 고효율 반도체의 가치 커져

지난 3일 미국 중간선거에서 민주당이 상·하원 다수당을 확보한 뒤 시장에서는 데이터센터 규제가 강화될 수 있다는 우려가 확산했다. 대규모 시설이 지역 전력망을 압박하고 가계 전기요금 부담을 높인다는 주민 반발에 정치권이 호응하면서 신규 건설이 지연될 수 있다는 관측이다.
 

지난달 9일(현지시간) 미국 네바다주 스파크스에 위치한 밴티지 데이터센터의 NV1 캠퍼스 [사진=로이터·연합뉴스]

국내 증시는 이를 AI 투자와 메모리 수요의 동반 둔화 가능성으로 받아들였다. 지난 6일 코스피는 6.02% 급락한 5059.69에 마감했고 삼성전자와 SK하이닉스도 동반 하락했다.

그러나 데이터센터의 전력 사용을 억제하는 정책이 모든 반도체 수요에 같은 영향을 주는 것은 아니다. 신규 시설에 들어갈 장비 주문은 늦춰질 수 있지만, 기존 시설에서 전력 사용량을 크게 늘리지 않고 처리능력을 높이려는 투자는 이어질 수 있다.

이 교수는 “미국 빅테크의 데이터센터 착공 규모와 GPU 구매 계획을 구분해서 모니터링해야 한다”며 “데이터센터 건설이 지연돼도 기존 시설의 장비 교체 수요는 지속될 수 있다”고 설명했다.

이 경우 고객사가 따지는 기준도 달라진다. 반도체의 최대 처리속도와 용량뿐 아니라 주어진 전력 안에서 구현할 수 있는 성능, 발열과 냉각 부담까지 중요해진다. 전력 제약이 클수록 고효율 제품으로 교체할 경제적 유인이 커질 수 있다는 의미다.

이 교수는 “HBM의 성능뿐 아니라 전력당 성능, 발열, 패키징 효율을 높이는 기술 개발이 필요하다”며 “데이터센터 전력 제약이 커질수록 시스템 수준의 에너지 효율이 중요한 경쟁 요소가 된다”고 강조했다.
 

오랜 저전력 투자, 고객사의 비용 절감으로 연결

삼성전자와 SK하이닉스는 메모리의 속도와 용량을 높이는 동시에 전력 소비와 발열을 줄이는 기술을 축적해 왔다. 차세대 고대역폭메모리(HBM)에서도 전력 효율 개선을 주요 성과로 제시하고 있다.

SK하이닉스는 HBM4의 메모리 대역폭을 전작 대비 두 배로 늘리고 전력 효율을 40% 개선했다고 밝혔다. 이후 공개한 HBM4E도 이전 모델보다 전력 효율을 20% 이상 높였다고 설명했다.
 

SK하이닉스의 차세대 고대역폭메모리(HBM) 제품인 HBM4E [사진=SK하이닉스]

삼성전자는 HBM4에 저전압 실리콘관통전극(TSV) 기술과 전력 분배 최적화를 적용해 HBM3E 대비 전력 효율을 약 40% 개선했다. 차세대 HBM4E에서는 전작보다 에너지 효율을 16% 추가로 높였다고 발표했다.

각사가 자사 이전 세대 제품과 비교한 수치여서 업체 간 우열을 직접 판단할 수는 없다. 제품의 효율 개선이 데이터센터 전체 전력 소비의 같은 폭 감소를 뜻하는 것도 아니다. 다만 고객사가 전력 한도 안에서 더 많은 연산을 수행하도록 돕는 기술이 HBM 경쟁의 핵심으로 부상하고 있음을 보여준다.

이 교수는 이러한 저전력·고성능 기술이 중국 메모리 업체와 미국 마이크론 등 경쟁사에 맞서 한국 기업이 차별화할 수 있는 요소라고 분석했다.

한국 기업의 수혜 여부도 여기에 달려 있다. 데이터센터 투자의 전체 규모뿐 아니라 그 안에서 고효율 제품이 차지하는 비중과 한국 기업의 공급 점유율을 함께 살펴야 한다는 것이다.
 

삼성은 파운드리까지…효율 경쟁의 수주 기회

삼성전자는 메모리와 파운드리 사업을 함께 보유하고 있다는 점에서 기회를 넓힐 여지가 있다.

글로벌 빅테크 기업들이 자체 AI 가속기 개발을 확대하는 가운데 특정 작업에 최적화한 맞춤형 반도체의 전력 효율이 중요해질 수 있다. 삼성전자가 첨단 공정과 저전력 설계 기술을 바탕으로 이들 칩의 생산에 참여하면 메모리 공급을 넘어 새로운 수주 기회를 확보할 수 있다는 분석이다.

반도체 업계 관계자는 “첨단 공정에 대한 수요는 전력 효율뿐 아니라 칩 크기와 집적도, 성능 등 여러 요인에 의해 결정된다”며 “차세대 반도체에 대한 요구가 높아질수록 미세공정의 중요성도 커질 것으로 보인다”고 설명했다.

기존 장기공급계약(LTA)은 이러한 수요 변화에 대응하는 동안 단기 충격을 줄이는 역할을 할 것으로 보인다.

SK하이닉스는 지난달 실적 발표에서 주요 고객사 14곳과 LTA를 체결했으며, 2027~2028년 생산능력의 50% 이상에 해당하는 공급 물량을 확보했다고 밝혔다.

SK하이닉스 관계자는 “시황에 따라 계약 물량이나 납품 일정을 어느 정도 조정할 수 있지만, 일정 수준의 물량을 확보하는 구조인 만큼 판매 안정성이 있다”며 “계약 이행을 뒷받침하는 안전장치도 마련돼 있다”고 말했다.

또 다른 반도체 업계 관계자는 “관련 규제가 실제 영향을 미치기까지는 시간이 필요할 것으로 보인다”며 “최근 장기공급계약을 통한 메모리 공급이 확대되는 만큼 단기적인 정치적 변수로 수요나 매출에 즉각적인 충격이 발생할 가능성은 크지 않을 것으로 예상된다”고 설명했다.

물론 장기계약이 모든 물량과 가격을 보장하지는 않는다. 신규 데이터센터 투자가 장기간 위축되면 후속 주문과 증설계획에 부담이 될 수 있다.

그럼에도 전력과 환경 부담을 낮추려는 움직임은 한국 반도체 업계가 오래 준비해 온 기술의 시장성을 시험하는 계기가 될 수 있다. 삼성전자와 SK하이닉스의 다음 승부처는 더 많은 전력을 쓰는 AI 인프라에 칩을 공급하는 데서, 제한된 전력으로 더 많은 성능을 내는 AI 인프라를 구현하는 데로 넓어지고 있다.