점유율 9.5%의 착시와 수율 25%의 벽:
창신메모리의 공학적 고육책이 향후 5년 한국 반도체 주가를 바꾸는 방식

반도체 성능을 높이는 가장 기본적인 방법은 웨이퍼라는 둥근 실리콘 판 위에 회로를 더 가늘고 촘촘하게 그리는 것입니다. 손톱만 한 면적에 회로를 미세하게 그릴수록 웨이퍼 한 장에서 건질 수 있는 칩의 개수가 늘어나고 생산 원가가 낮아집니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 대당 수천억 원에 달하는 네덜란드 ASML의 극자외선(EUV) 노광장비를 사용해 이 미세한 선을 한 번에 정교하게 그려냅니다. 반면 미국의 제재로 EUV 장비를 반입할 수 없는 CXMT는 구형 장비인 심자외선(DUV) 장비로 같은 굵기의 선을 구현해야 합니다. 얇은 펜이 없으니 굵은 펜으로 같은 자리를 네 번 겹쳐 그리는 방식을 쓰는 것인데, 이렇게 공정을 반복하면 미세한 위치 오차가 누적되어 불량률이 치솟고 웨이퍼 한 장을 처리하는 시간과 비용이 기하급수적으로 늘어납니다.

실제로 글로벌 반도체 분석기관 테크인사이츠(TechInsights)가 CXMT의 최신 주력 제품인 4세대 DDR5 칩을 분해해 분석한 결과, 같은 용량의 한국산 칩보다 물리적인 크기가 훨씬 큰 것으로 나타났습니다. 회로를 작게 줄이는 기술이 부족해 칩 한 개가 차지하는 면적이 넓어졌고, 결과적으로 웨이퍼 한 장에서 나오는 정상 칩의 개수가 한국 기업들보다 현저히 적은 구조적 한계에 부딪힌 것입니다. 기존의 평면 구조에서 구형 장비만으로는 더 이상 선을 줄일 수 없는 물리적 벽에 도달하자, CXMT는 누워 있던 트랜지스터를 수직으로 세워 면적을 줄이는 ‘4F² 구조’를 한국보다 먼저 도입하겠다는 승부수를 띄웠습니다.

문제는 삼성전자가 이미 5년 전부터 이 기술을 연구해 오면서도 도입 시점을 2027년 이후로 신중하게 미뤄둔 이유가 명확하다는 점입니다. 트랜지스터를 수직으로 세우면 칩 내부에 열이 갇히고 전기가 미세하게 새어 나가는 현상이 심해져, 24시간 가동되는 데이터센터 서버 환경에서 데이터가 유실될 위험이 급격히 커집니다. 게다가 CXMT는 부족한 회로 성능을 보완하기 위해 중국 낸드플래시 기업(YMTC)의 방식을 빌려, 데이터를 저장하는 웨이퍼와 연산을 담당하는 웨이퍼를 각각 따로 만든 뒤 두 장을 위아래로 정밀하게 붙이는 방식을 택했습니다. 100층 이상 높이 쌓아 올리는 낸드플래시에서는 웨이퍼 두 장을 붙이는 비용이 전체 원가에서 차지하는 비중이 작지만, 단층 구조인 D램 하나를 만들기 위해 웨이퍼를 두 장씩 소모하면 원재료비와 공정 비용이 두 배로 뜁니다. 중국 정부의 막대한 보조금이 적자를 메워주지 않는다면 정상적인 시장에서는 팔수록 손해를 보는 구조입니다.

그렇다면 시장에 충격을 준 CXMT의 매출 점유율 9.5%는 어떻게 가능했을까요. 이는 CXMT가 삼성전자나 SK하이닉스의 핵심 고객을 빼앗아 온 결과가 아니라, 한국 기업들이 수익성이 높은 AI 메모리(HBM)로 공장을 전환하면서 비워둔 자리를 채운 결과입니다. 글로벌 리서치 기관 세미애널리시스(SemiAnalysis)의 분석에 따르면, 동일한 크기의 웨이퍼 한 장으로 고대역폭메모리(HBM)를 만들면 일반 D램을 만들 때보다 생산할 수 있는 데이터 용량이 3분의 1 수준으로 줄어듭니다. HBM 칩 자체가 크고 정밀한 구멍을 뚫어 연결하는 복잡한 공정이 들어가기 때문입니다.

삼성전자와 SK하이닉스가 엔비디아 등 글로벌 빅테크의 주문을 맞추기 위해 기존 일반 D램 생산 라인을 HBM 라인으로 대거 전환하자, 전 세계적으로 일반 PC와 스마트폰, 그리고 중국 내수용 서버에 들어갈 범용 D램 공급이 부족해지며 가격이 급등했습니다. 이 틈을 타 CXMT가 중국 내수 시장을 중심으로 물량을 쏟아내며 매출 덩치를 빠르게 키운 것입니다. 실제로 2026년 2분기 CXMT의 점유율이 오르는 동안 삼성전자의 점유율 역시 38.5%에서 39.4%로 함께 상승했다는 점이 이를 증명합니다.

진짜 기술 격차는 AI 시대의 핵심 수익원인 HBM 수율에서 적나라하게 드러납니다. 해외 반도체 업계 분석에 따르면 현재 CXMT가 시험 생산 중인 8단 HBM3 및 HBM3E의 수율은 약 25% 수준에 머물러 있습니다. 앞서 설명했듯 CXMT의 기본 D램 칩 자체가 한국산보다 크고 집적도가 떨어지다 보니, 이를 8단에서 12단으로 아파트처럼 수직으로 쌓아 올릴 때 열에 의해 칩이 휘어지거나 연결 부위가 끊어지는 불량이 눈덩이처럼 불어나는 것입니다. 100개를 만들어 75개를 버려야 하는 25%의 수율로는 경제성이 전혀 나오지 않으며, 중국 정부가 자국 기업에 사용을 강제하는 일부 내부 물량을 제외하면 글로벌 빅테크의 까다로운 품질 테스트를 통과하는 것은 불가능에 가깝습니다.

이러한 기술적 한계와 원가 구조를 바탕으로 3년 뒤인 2029년을 전망해 보면, D램 시장은 두 개의 전혀 다른 산업으로 완전히 분리됩니다. 2029년까지 CXMT는 중국 정부의 국산화 정책과 막대한 보조금을 등에 업고 알리바바, 텐센트 같은 중국 현지 데이터센터와 PC·스마트폰용 일반 D램 시장을 빠르게 장악해 글로벌 점유율을 15~18%까지 끌어올릴 것입니다. 반면 서방의 AI 데이터센터 시장은 HBM4를 넘어 HBM4E와 HBM5가 주력이 됩니다. 이 세대부터는 메모리를 쌓아 올리는 가장 아랫부분(베이스 다이)이 단순한 메모리가 아니라, 4나노 이하의 최첨단 파운드리(반도체 위탁생산) 공정으로 만든 두뇌 칩으로 바뀝니다. 엔비디아나 구글, AMD 같은 고객사의 독자적인 설계도를 받아 TSMC나 삼성전자의 최첨단 파운드리에서 함께 만들어야만 작동하는 맞춤형 제품이 되는 것입니다. 서방의 첨단 파운드리 생태계에 접근할 수 없는 CXMT는 이 시장의 진입 자격조차 얻지 못하게 됩니다.

5년 뒤인 2031년에 이르면 평면에서 트랜지스터를 세우는 수준을 넘어, D램 셀 자체를 낸드플래시처럼 수십 층으로 쌓아 올리는 ‘3D 적층 D램’이 본격적으로 상용화됩니다. 이때가 되면 AI 칩 내부에서 연산을 담당하는 프로세서와 데이터를 저장하는 메모리의 경계가 아예 사라집니다. 파운드리 공장에서 처음부터 두뇌 칩 바로 위나 아래에 3D 메모리를 한 몸처럼 붙여서 찍어내는 시대가 열리는 것입니다. 결과적으로 표준 규격에 맞춰 대량 생산하는 일반 범용 D램은 과거 중국에 주도권을 내준 LCD 패널이나 범용 화학제품처럼 수익성이 낮은 산업으로 전락하고, 최첨단 파운드리 및 패키징 기술과 결합된 AI 메모리는 한국 기업과 소수 서방 진영만 공급할 수 있는 초고부가가치 독점 산업으로 굳어집니다.

이 산업 구조의 변화는 향후 3년과 5년 뒤 삼성전자와 SK하이닉스의 주가를 움직이는 공식을 근본적으로 바꾸어 놓습니다. 과거 수십 년간 두 기업의 주가는 전 세계 D램의 전체 출하량과 현물 가격의 등락에 따라 똑같이 움직였습니다. 호황기에 돈을 벌어도 불황기가 오면 대규모 적자를 내는 특성 때문에, 시장에서는 늘 자산가치(PBR) 1~2배 수준의 낮은 평가를 주는 데 그쳤습니다. 앞으로 CXMT의 생산능력이 커질수록 일반 범용 D램 가격이 크게 오르는 대호황은 다시 오기 어렵습니다. 가격이 조금만 올라도 중국 공장에서 물량을 쏟아내 가격 상승을 억누를 것이기 때문입니다.

따라서 3년 뒤(2029년) 주가 시나리오에서 SK하이닉스는 일반 D램 시황과 주가가 따로 움직이는 ‘탈동조화’를 통해 기업가치를 한 단계 높이는 흐름을 보일 가능성이 가장 높습니다. SK하이닉스는 이미 수익성이 낮은 범용 D램 비중을 과감히 줄이고, TSMC와의 긴밀한 동맹을 바탕으로 생산 여력을 맞춤형 HBM과 고용량 서버 모듈에 집중하고 있습니다. 중국이 범용 시장을 흔들더라도 SK하이닉스의 전체 이익률은 과거와 비교할 수 없을 정도로 높게 유지될 것이며, 주식시장은 SK하이닉스를 경기 변동을 타는 메모리 제조사가 아니라 선주문 후생산 방식의 AI 핵심 부품 기업으로 재평가하며 주가수익비율(PER) 프리미엄을 부여할 것입니다.

반면 삼성전자의 주가는 3년 뒤(2029년)와 5년 뒤(2031년)의 운명이 극명하게 갈리는 궤적을 그리게 됩니다. 세계에서 가장 큰 D램 생산능력을 가진 삼성전자는 앞으로 1~3년 동안 CXMT가 범용 D램 가격을 끌어내릴 때 실적 타격을 가장 크게 받을 수밖에 없는 구조입니다. 따라서 2029년까지 삼성전자 주가가 박스권을 뚫고 추세적인 상승을 하기 위해서는, 현재 승부수를 띄운 차세대 HBM4 양산에서 경쟁사를 압도하는 수율을 숫자로 증명하고 파운드리 사업부의 적자를 끊어내는 것이 필수적입니다. 이 과제가 지연된다면 범용 D램의 수익성 하락이 발목을 잡으며 주가는 SK하이닉스 대비 부진한 흐름을 면치 못할 것입니다. 하지만 5년 뒤인 2031년의 관점에서 보면 이야기가 완전히 달라집니다. 두뇌 칩(로직)과 3D 메모리가 하나의 공정에서 합쳐지는 2030년대의 반도체 시장에서, 최첨단 메모리 기술과 2나노 이하 파운드리 공장, 그리고 첨단 패키징 역량을 한 회사 안에 모두 보유한 기업은 전 세계에 삼성전자 단 한 곳뿐입니다. 삼성전자가 향후 5년 안에 이 세 가지 부문의 유기적인 결합과 수율을 완성해 낸다면, 2031년의 삼성전자는 단순한 메모리 회사가 아니라 TSMC와 SK하이닉스의 역할을 동시에 수행하는 대체 불가능한 기업이 되며, 주가 역시 오랜 저평가를 끝내고 역사적인 재평가를 받게 될 것입니다.