삼성전자, 오픈AI ‘타이탄’에 HBM4 독점 공급…반도체 판도 뒤집는다

왜 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)는 '인공지능(AI) 황제' 엔비디아를 뒤로하고 삼성전자의 손을 잡았을까. 2026년 말, 전 세계 AI 데이터센터의 지형을 바꿀 거대 프로젝트의 심장에 한국의 메모리 기술이 이식된다.
반도체 업계 소식에 따르면, 삼성전자는 오픈AI의 첫 자사 AI 프로세서인 내부 코드명 ‘타이탄(Titan)’에 차세대 고대역폭 메모리인 6세대 ‘HBM4’를 독점 공급하기로 확정했다. 지난 21일(현지시각) 디지타임스(Digitimes)는 삼성전자가 오픈AI 및 설계 파트너인 브로드컴(Broadcom)의 까다로운 기술 검증을 통과하며 초대형 수주에 성공했다고 보도했다.


이번 계약은 단순히 부품을 파는 차원을 넘어선다. 오픈AI가 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU) 독점 체제에서 벗어나 ‘AI 반도체 독립’을 선포하는 신호탄이기 때문이다.

오픈AI는 자체 추론 모델에 최적화된 맞춤형 실리콘을 확보하기 위해 브로드컴과 손을 잡았고, 그 파트너로 삼성전자의 메모리 솔루션을 낙점했다. 타이탄 칩의 파운드리(반도체 위탁생산)는 TSMC가 맡지만, 데이터를 주고받는 핵심 통로인 HBM은 삼성전자가 전량 책임지는 구조다.

삼성전자가 이번 독점 계약을 따낸 결정적 요인은 ‘속도’와 ‘통합 솔루션’ 능력이다. 그동안 5세대(HBM3E) 수율 문제로 시장의 우려를 샀던 삼성전자는 HBM4에서 반전 드라마를 썼다.

최근 브로드컴이 실시한 기술 검증에서 삼성의 HBM4는 초당 11.7Gbps라는 업계 최고 속도를 기록했다. 이는 복잡한 연산을 수행하는 ‘에이전트 AI’ 모델을 구동하기 위한 오픈AI의 요구 조건을 상회하는 수치다. 특히 삼성은 첨단 HBM 설계와 2나노미터(nm) 공정 기반의 맞춤형 로직 다이(Logic Die)를 한 번에 제공하는 ‘턴키(Turn-key)’ 경쟁력을 앞세워 경쟁사들을 따돌린 것으로 풀이된다.


이번 공급은 오픈AI와 마이크로소프트(MS)가 추진하는 5000억 달러(약 753조 원) 규모의 초거대 데이터센터 구축 사업인 ‘스타게이트(Stargate)’의 성패를 가를 핵심 변수다. 인공지능 인프라의 운영 효율을 극대화하려면 전력 소모는 줄이고 대역폭은 넓은 차세대 메모리가 필수적이기 때문이다.
시장에서는 삼성전자가 지난 18일 AMD와 맺은 협력에 이어 오픈AI라는 초대형 고객을 추가 확보함으로써 수익 구조 다변화에 성공했다고 본다. 증권가 안팎에서는 "과거 엔비디아 공급망 진입에 어려움을 겪었던 삼성전자가 맞춤형 AI 칩이라는 새로운 전장에서 대체 불가능한 파트너로 부상했다"는 해석이 우세하다.


삼성전자의 이번 성과는 단순한 실적 개선을 넘어 AI 반도체 표준의 주도권을 쥐었다는 데 큰 의미가 있다. 2026년 말부터 오픈AI의 데이터센터에 삼성의 12단 HBM4가 본격 탑재되면, 메모리 사업부의 수익성은 전례 없는 수준으로 도약할 전망이다.

빅테크 기업들이 자체 칩 생산을 늘리는 ‘실리콘 독립’ 흐름 속에서, 설계부터 제조까지 일괄 해결 가능한 삼성의 원스톱 서비스는 향후 구글, 아마존 등 다른 거대 IT 기업들과의 추가 협업 가능성도 높이고 있다. 결국, 이번 계약은 K-반도체가 다시 한번 세계 시장의 정점에 서는 중대한 변곡점이 될 것이다.

김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com