[서울=뉴스핌] 김아영 기자 = 삼성전자가 구글과의 장기 협력을 기반으로 텐서처리장치(TPU) 시장에서 고대역폭 메모리(HBM) 공급을 확대할 것으로 전망된다. 생산능력(캐파)을 앞세워 연간 공급량에서는 삼성전자가 SK하이닉스를 앞지를 수 있다는 분석이 나온다.

30일 업계에 따르면, 구글의 인공지능(AI) 모델 제미나이3 학습에 사용되는 TPU가 부상하면서 HBM 수요가 크게 증가할 전망이다. TPU는 구글이 AI 연산을 위해 미국 반도체 설계업체 브로드컴과 함께 개발한 칩으로, 하나의 TPU에 6~8개의 HBM이 탑재된다. 이에 GPU 중심의 HBM 시장 외에도 TPU를 통한 새로운 성장 축이 기대되는 상황이다. GPU와 TPU는 용도와 목적이 달라 대체재가 아니며, 상호 보완적으로 AI 가속기 시장 전체의 메모리 수요를 끌어올리는 역할을 수행할 것으로 예상된다.

삼성전자는 전체 생산 캐파를 기반으로 연간 공급량에서 우위를 점하며 구글 TPU 공급망의 핵심으로 자리 잡을 것으로 거론된다. 한국투자증권은 올해 구글 TPU 내 HBM 공급 비중을 삼성전자 43.4%, SK하이닉스 56.6%로 추정했지만, 초기 물량에서는 SK하이닉스가 앞섰을 뿐 삼성전자가 연간 공급량에서 SK하이닉스를 넘어설 가능성이 높다는 분석이다.

차세대 HBM4(6세대)가 적용되는 신규 TPU에서도 삼성전자의 경쟁력이 두드러질 전망이다. 시장에서는 내년 출시 예정인 8세대 TPU에는 HBM4가 탑재될 것으로 예상하고 있으며 삼성전자의 HBM 공급 물량은 HBM3E와 HBM4를 중심으로 전년 대비 2배 이상 증가할 것으로 추정한다.

업계가 TPU 시장에서 삼성전자의 강점을 높게 평가하는 배경은 생산 캐파와 기술력 때문이다. 경쟁사인 마이크론은 HBM 캐파가 한국 업체의 3분의 1 수준에 그치고, TSV 공정 도입도 가장 늦어 다양한 고객 수요에 유연하게 대응하기 어렵다. 반면 삼성전자는 높은 생산 능력과 선단 공정 기술을 기반으로 TPU와 HBM 시장에서 우위를 차지할 조건을 갖췄다.

김동원 KB증권 연구원은 삼성전자를 구글 TPU 수혜의 기업으로 꼽았다.

김 연구원은 "구글 TPU는 딥시크 충격 이후 투자 효율을 중시한 AI 시장의 구조적 변화가 시작된 두 번째 사례로 판단된다"며 "2026년부터 AI 시장은 학습 중심에서 추론으로 빠르게 변화되고, AI 생태계도 엔비디아 중심에서 구글 등으로 다변화가 전망된다"고 설명했다.

이어 "삼성전자 메모리 공급 확대, 제미나이 AI에 따른 갤럭시 판매 증가 등으로 수혜 폭 확대 가능성이 커지고 있다"며 "삼성전자의 2026년 영업이익은 전년 대비 129% 증가한 100조원에 근접할 것"이라고 덧붙였다.

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