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[서울=뉴스핌] 황숙혜 기자 = 2027년 전세계 메모리 반도체 공급 부족 사태가 더욱 악화돼 2028년까지 구조적 불균형이 지속될 것이라는 경고가 나왔다.

2026년 초 이후 두 배 이상 랠리한 마이크론 테크놀로지(MU) 주가가 2027년에는 네 배 폭등할 가능성에 무게가 실린다.

D.A. 데이비슨은 최근 보고서에서 2028년까지 메모리 칩 수요가 공급을 압도할 것으로 내다봤다. 인공지능(AI) 모델이 고도화될수록 장문의 컨텍스트 윈도우와 빠른 추론을 위해 기하급수적인 메모리 용량이 필요하다는 설명이다.

새로운 반도체 공장 증설 물량이 시장에 본격적으로 공급되는 시점은 2027~2030년 사이로 예상된다. 그 전까지 공급 업체의 강력한 가격 결정력이 유지될 것이라는 관측이다.

보고서는 일부 빅테크가 메모리 부족과 비용 문제로 시스템당 메모리 사양을 낮추는 현상에 대해 오히려 호재라고 해석했다. AI 성능 저하를 겪은 고객들이 결국 성능 복구를 위해 미뤄둔 메모리를 대거 추가 구매하도록 하는 잠재적 수요를 축적하는 과정이라는 얘기다. 이른바 '디스펙(De-spec)' 효과의 역설이라는 것.

다른 투자은행(IB) 역시 한 목소리를 낸다. 빅테크가 AI 가속기 등의 사양을 낮추는 움직임은 수요 저하가 아니라 공급 부족에 따른 고육지책이라는 지적이다. 특히 고대역폭 메모리(HBM)의 공급이 절대적으로 부족한 실정이라는 데 이견의 여지가 없다.

생성형 AI 모델을 이용해 가트너와 트렌드포스 등 시장 조사 기관의 보고서를 분석한 데 따르면 글로벌 메모리 반도체 시장은 AI 데이터센터 확장에 따른 수요 폭발과 HBM 생산에 따른 일반 D램의 이른바 공급 훼손(Crowding-out)이 겹치면서 구조적인 공급 부족을 나타내고 있다.

2026년 글로벌 D램 시장은 수요 대비 6.9% 공급 부족을 보이는 실정이고, 2027년 대규모 증설 물량이 나오더라도 여전히 3.6% 공급 결핍이 지속될 전망이다.

일부에서는 2027년 AI 에이전트 서비스가 확대되면서 메모리 칩의 수요 증가가 공급 증가를 다시 앞지르며 공급 부족 사태가 더욱 심각해질 수 있다고 경고한다.

메모리를 비축하려는 빅테크의 구매 열기가 달아오르면서 시장 규모 자체가 가파르게 확대되는 양상이다. 전체 메모리 시장 규모가 2026년 8893억달러로 예상되는 가운데 2027년 1조2800억달러에 이르는 시나리오가 제시됐다.

이와 별도로 D램 시장의 매출 규모는 2026년 6187억달러에서 2027년 9033억달러로 뛸 전망이다. 전체 반도체 내에서 메모리 비중은 2023년까지만 해도 20% 미만이었지만 2026년 55%로 확대됐고, 2027년 이후에도 상승 추세를 지속할 여지가 높다.

시장 전문가들은 2027년 빅테크의 서버용 D램 수요가 전년 대비 53% 급증하는 한편 기업용 SSD 수요 역시 52% 늘어날 가능성에 무게를 둔다.

JP모간에 따르면 AI 인프라 확충이 시작된 2024년 초부터 2026년 말까지 D램 가격은 누적 400% 이상 폭등했다. 트렌드포스는 2027년 공급 부족 장기화로 인해 HBM 혼합 평균 판매 단가가 전년 대비 121% 추가 상승할 것으로 내다보고 있다.

생성형 AI 모델의 분석에 따르면 마이크론 테크놀로지를 포함한 메모리 업체들이 공장을 최대한 가동하고 있지만 빅테크의 수요가 폭증하는 데다 HBM 특유의 낮은 생산 효율 때문에 2027년 말까지 수요가 공급을 최대 7% 앞지르는 절대 부족 사태가 이어질 전망이다.

트렌드포스에 따르면 전체 D램 생산 라인에서 HBM이 차지하는 웨이퍼 투입 비중이 2025년 말 18%에서 최근 22%로 뛰었고, 2027년 말 30%까지 늘어날 것으로 예상된다.

HBM은 웨이퍼를 30% 차지하지만 칩 크기가 크고 수율이 낮아 실제 시장에서 나오는 HBM의 비트(Bit) 곱긍량은 전체 D램의 13%에 불과하다. 때문에 HBM 제조에 웨이퍼 투입을 늘려야 하고, 이는 일반 서버용 D램과 모바일 D램 제조에 사용할 웨이퍼 부족 사태를 일으킨다. 메모리 반도체의 도미노 공급 부족 사태가 벌어지는 배경이다.

주요 외신에 따르면 마이크론 테크놀로지를 포함한 글로벌 '빅 3'의 2026년 및 2027년 HBM 생산 케파는 이미 100% 예약 완료된 상태다. 마이크론 테크놀로지는 밀려드는 빅테크의 AI HBM 수요 중 절반에서 3분의 2 가량만 대응할 정도로 물리적인 공급 한계에 부딪힐 상황이다.

생성형 AI의 데이터 분석에 따르면 마이크론 테크놀로지는 아마존(AMZN)의 클라우드 사업 부문인 아마존웹서비스(AWS)와 마이크로소프트(MSFT), 알파벳(GOOGL) 자회사 구글, 엔비디아(NVDA), 애플(AAPL) 등 빅테크와 생산 케파의 50% 가량을 장기 공급 계약으로 묶어 둔 상태다.

장기 공급 약정은 향후 발생할 수 있는 시장 변동성이나 하방 리스크 속에서도 마이크론 테크놀로지의 실적 가시성을 높이는 한편 충격을 상쇄해 줄 전망이다.

전세계 HBM 시장에서 마이크론 테크놀로지는 10% 안팎의 점유율을 기록하며 3위에 랭크됐다. 삼성전자와 SK 하이닉스가 90%에 달하는 구조 속에 후발주자로 등극했지만 월가가 업체에 주목하는 이유는 질적인 파괴력이다.

양적으로 열세로 보이지만 마이크론 테크놀로지의 HBM3E 제품은 경쟁사 대비 전력 소비가 약 25~30% 적다. AI 데이터센터는 전력 소모 및 발열 처리가 핵심이라는 점에서 빅테크가 업체의 제품을 선호할 만 하다는 판단이다.

최첨단 공정도 업체의 강점으로 꼽힌다. 업체는 극자외선(EUV) 노광 장비를 사용하지 않고도 10나노급 4세대 D램 공정을 성공적으로 안착시키며 24GB 및 36GB HBM3E 시장에 빠르게 진입했다.

엔비디아 밸류 체인 진입도 월가의 시선을 끄는 대목이다. 마이크론 테크놀로지는 글로벌 HBM 시장에서 점유율이 상대적으로 낮지만 엔비디아의 주요 칩에 제품을 공급하는 공식 퀄리티 테스트를 빠르게 통과하며 기술적 신뢰도를 검증했다.

한계도 분명하다. 대만과 일본의 공장을 중심으로 HBM을 생산하고 있지만 물리적 생산 능력이 삼성전자나 SK 하이닉스에 비해 작다는 얘기다. 2027년 물량까지 완판 기록을 세웠지만 업체가 HBM 시장에서 점유율을 대폭 끌어올리지 못하는 이유다.

다만, 업체가 미국 정부의 반도체법(Chips Act) 보조금을 받아 뉴욕주와 아이다호주에 최첨단 메가팹을 건설하고 있고, 2027~2028년 이후 본격 양산에 돌입할 예정이기 때문에 중장기적으로 점유율 역시 개선될 여지가 높다는 분석이다.

한편 11월3일 미국 중간선거에서 민주당의 압승 이후 AI 자본지출에 브레이크가 걸릴 것이라는 우려가 번지면서 반도체 섹터가 충격을 받았지만 투자은행(IB) 업계는 AI 붐의 종료가 아니라 건전한 속도 조절과 사이클의 장기화로 해석한다.

텍사스와 오하이오 등 민주당 주지사 당선인들이 환경 영향 전수 조사와 데이터센터 신규 건설 일시 중단을 선언한 가운데 인베스코와 위즈덤트리 등 운용사들은 규제가 오히려 메모리 산업의 고질적인 공급 과잉을 막아주는 안전장치가 될 수 있다고 판단한다.

역사적으로 메모리 시장은 대규모 증설 뒤 공급 과잉으로 폭락하는 패턴을 보였는데 데이터센터 완공 시기가 강제로 늦춰지면 빅테크 부품 주문 속도가 완만해지면서 메모리 공급 부족 국면이 2027년 이후까지 길게 유지될 것이라는 설명이다.

shhwang@newspim.com