AI 스토리지 레이어의 수익 구조와 산업 환경에 대한 종합 가이드입니다.

저자: 고도

AI 저장소는 여섯 가지 계층으로 나눌 수 있습니다.

1) 온칩 SRAM

2) HBM

3) 마더보드 DRAM

4) CXL 풀링 레이어

5) 기업용 SSD

6) NAS 및 클라우드 객체 스토리지

이 계층 구조는 저장소의 위치를 기준으로 합니다. 계층 구조에서 아래로 내려갈수록 컴퓨팅 장치에서 멀어지고 저장 용량이 커집니다.

2025년에는 이 6개 레이어(SRAM은 컴퓨팅 칩에 내장되므로 임베디드 가치는 제외)의 전체 시장 규모가 약 2,290억 달러에 달할 것으로 예상되며, 그중 DRAM이 절반, HBM이 15%, SSD가 11%를 차지할 것입니다.

수익 측면에서 보면 각 단계 모두 극도로 과점적이며, 상위 3개 기업이 일반적으로 90% 이상의 시장 점유율을 차지하고 있습니다.

이러한 수익 풀은 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

1) 실리콘 웨이퍼 수준에서의 고마진 과점 시장 (HBM, 임베디드 SRAM, QLC SSD)

2) 상호 연결 계층의 고마진 신규 풀(CXL)

3) 서비스 계층에서의 확장 가능한 복리 이자 풀 (NAS, 클라우드 객체 스토리지)

세 가지 유형의 풀은 성격, 성장률 및 경쟁 우위 측면에서 차이가 있습니다.

스토리지 계층화는 왜 필요한가요?

제어를 담당하는 CPU와 계산을 담당하는 GPU는 온칩 SRAM 캐시라는 임시 캐시만 가지고 있기 때문입니다. 이 캐시 공간은 너무 작아서 일부 임시 매개변수만 저장할 수 있고 대규모 모델을 저장할 수 없습니다.

이 두 개의 칩 외에도 대규모 모델과 추론 컨텍스트를 저장하기 위해 더 많은 양의 외부 메모리가 필요합니다.

속도는 비교적 빠르지만, 가장 큰 문제는 서로 다른 스토리지 계층 간에 데이터를 이동할 때 발생하는 지연 시간과 에너지 소비입니다.

따라서 현재 세 가지 방향이 있습니다.

1) HBM을 쌓아서 GPU 옆에 메모리를 배치하여 이동 거리를 단축합니다.

2) CXL은 랙 수준에서 메모리를 풀링하여 용량을 공유합니다.

3) 연산과 저장 장치가 동일한 웨이퍼에 납땜되어 있어 인메모리 컴퓨팅이 가능합니다.

이 세 가지 방향은 향후 5년간 수익 풀의 각 계층 형태를 결정할 것입니다.

다음은 구체적인 레이어입니다.

L0 온칩 SRAM: TSMC만의 수익 풀

SRAM(정적 랜덤 액세스 메모리)은 CPU/GPU의 내부 캐시로, 각 칩에 내장되어 있으며 개별적으로 거래되지 않습니다.

독립형 SRAM 칩 시장 규모는 10억 달러에서 17억 달러에 불과하며, 인피니언(약 15%), 르네사스(약 13%), ISSI(약 10%)가 주요 업체입니다. 시장 규모는 아직 작습니다.

이 수익 풀의 일부는 TSMC가 보유합니다. AI 칩의 각 세대가 출시될 때마다 더 많은 SRAM을 탑재하기 위해 더 많은 웨이퍼를 구매해야 합니다.

TSMC는 전 세계 첨단 공정 웨이퍼의 70% 이상을 점유하고 있습니다. H100, B200, TPU v5 등 SRAM의 모든 분야는 궁극적으로 TSMC의 매출로 이어집니다.

L1 HBM: AI 시대 최대 수익 풀

HBM(고대역폭 메모리)은 TSV(Through Silicon Vias) 기술을 사용하여 DRAM(Dynamic Random-Access Memory)을 수직으로 쌓은 다음 CoWoS 패키징을 사용하여 GPU 옆에 부착하는 고대역폭 메모리입니다.

HBM은 AI 가속기가 실행할 수 있는 모델의 크기를 거의 전적으로 결정합니다. SK하이닉스, 마이크론, 삼성은 거의 100%에 가까운 시장 점유율을 차지하고 있습니다.

2026년 1분기 기준 최신 시장 점유율은 SK하이닉스 57~62%, 삼성 22%, 마이크론 21%입니다. SK하이닉스는 엔비디아와 같은 기업으로부터 상당한 물량을 확보하며 현재 시장을 주도하는 공급업체입니다.

마이크론은 2026 회계연도 1분기 실적 발표에서 HBM TAM(총 잠재 시장)이 연평균 약 40% 성장하여 2025년 약 350억 달러에서 2028년 1,000억 달러에 이를 것으로 예상하며, 이는 기존 예측보다 2년 앞당겨진 것이라고 밝혔습니다.

HBM의 핵심 경쟁력은 매우 높은 영업이익률에 있습니다. SK 하이닉스는 2026년 1분기 영업이익률이 사상 최고치인 72%를 기록했습니다.

높은 수익의 이유

1) TSV 제조 공정은 기존 DRAM 생산 능력의 일부를 희생시켜 HBM 공급 부족을 초래할 것입니다.

2) 첨단 패키징의 수율을 향상시키는 것이 어렵기 때문에 삼성의 시장 점유율이 40%에서 22%로 하락했습니다.

3) 주요 공급업체들은 생산 능력 확장에 신중한 태도를 보였으며, 2026년 1분기 DRAM 평균 판매 가격(ASP)이 전분기 대비 60% 이상 상승하여 판매자 우위의 시장 지위를 분명히 보여주었습니다.

3대 기업 중 SK하이닉스는 HBM의 호실적에 힘입어 2025년 영업이익 47조 2100억 원을 달성하며 사상 처음으로 삼성전자를 제쳤다. 2026년 1분기에는 영업이익률 72%를 기록하며 TSMC(58.1%)와 NVIDIA(65%)의 수익성까지 넘어섰다.

마이크론은 매우 높은 성장 전망을 가지고 있으며, 뱅크 오브 아메리카(BofA)는 2026년 5월에 목표 주가를 950달러로 대폭 상향 조정했습니다. 삼성은 HBM4 양산이 지속적으로 진전됨에 따라 시장 점유율 회복 가능성이 가장 높습니다.

L2 마더보드 DRAM

이 레벨은 우리가 일반적으로 메모리 모듈이라고 부르는 부분입니다.

마더보드 DRAM은 DDR5, LPDDR, GDDR, MR-DIMM과 같은 기존 메모리 제품을 포함합니다. 현재 AI 스토리지 시스템 시장에서 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 2025년에는 전 세계 DRAM 시장 규모가 약 1,218억 3천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

삼성, SK하이닉스, 마이크론이 여전히 시장을 주도하고 있다. 2025년 4분기 최신 데이터에 따르면 삼성은 36.6%의 시장 점유율로 1위, SK하이닉스는 32.9%로 2위, 마이크론은 22.9%로 3위를 기록했다.

현재 생산 설비는 수익성이 더 높은 HBM으로 전환되어 메모리 산업이 높은 수익성과 가격 결정력을 유지할 수 있게 되었습니다. 비록 일반 마더보드 DRAM과 같은 단일 제품의 수익률은 HBM만큼 높지는 않지만, 전체 시장 규모는 가장 큽니다.

L3 CXL 풀링 레이어

CXL(Compute Express Link)은 단일 서버 마더보드에서 랙 전체에 걸쳐 DRAM을 "공유"할 수 있도록 합니다.

CXL 3.x 버전부터는 단일 랙의 모든 메모리를 여러 GPU에서 공유하고 필요에 따라 할당할 수 있습니다. 이를 통해 AI 추론 시 키-값 캐시, 벡터 데이터베이스, RAG 인덱스를 저장할 공간이 부족하거나 이동이 어려운 문제를 해결할 수 있습니다.

CXL 메모리 모듈 시장은 2024년에는 16억 달러 규모에 불과할 것으로 예상되지만, 2033년에는 237억 달러 규모로 성장할 전망입니다. 삼성, SK하이닉스, 마이크론이 시장을 독점하는 과점 체제가 유지될 것으로 보입니다.

이 분야에서 아스테라 랩스는 CXL과 PCIe 사이의 리타이머 및 스마트 메모리 컨트롤러를 제조하며, 해당 하위 시장에서 약 55%의 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 최근 분기 매출은 3억 800만 달러로 전년 동기 대비 93% 증가했으며, 비GAAP 기준 매출총이익률은 76.4%, 순이익은 전년 동기 대비 85% 증가했습니다. 이는 엄청난 수익성을 보여줍니다.

L4 엔터프라이즈 SSD: 추론 시대의 최대 수혜자

엔터프라이즈급 NVMe SSD는 AI 학습 체크포인트, RAG 인덱싱, KV 캐시 오프로드 및 모델 가중치 캐싱 분야에서 핵심적인 경쟁 영역입니다. 고용량 QLC SSD는 AI 데이터 레이크에서 HDD를 완전히 밀어냈습니다.

기업용 SSD 시장은 2025년에 261억 달러에 달할 것으로 예상되며, 연평균 성장률(CAGR)은 24%입니다. 2030년에는 760억 달러에 이를 것으로 전망됩니다.

전반적인 상황을 말씀드리자면, 네, 여전히 세 거대 기업이 시장을 장악하고 있습니다.

2025년 4분기 매출 기준 시장 점유율은 다음과 같습니다. 삼성 36.9%, SK하이닉스(솔리디지 포함) 32.9%, 마이크론 14.0%, 키옥시아 11.7%, 샌디스크 4.4%. 상위 5개 업체가 전체 시장의 약 90%를 차지합니다.

이 수준에서 가장 큰 변화는 AI 추론 시나리오에서 QLC SSD의 폭발적인 성장입니다. 하이닉스 자회사인 솔리디그와 키옥시아는 이미 단일 디스크 용량이 122TB에 달하는 제품을 출시했으며, AI 추론을 위한 KV 캐시와 RAG 인덱스는 HBM에서 SSD로 빠르게 전환되고 있습니다.

수익성 측면에서 볼 때, 엔터프라이즈급 SSD는 HBM처럼 극단적인 총마진을 갖지는 않지만, 용량 중심의 성장과 추론 기능 확장이라는 두 가지 이점을 누립니다.

하이닉스와 키옥시아는 비교적 순수한 AI 스토리지 경쟁 대상입니다. 반면 삼성과 SK하이닉스는 HBM + DRAM + NAND의 이점을 누리며, 보다 포괄적인 AI 스토리지 플랫폼 기업으로 자리매김하고 있습니다.

L5 NAS 및 클라우드 객체 스토리지: 데이터 중력의 복리 이자 풀

NAS와 클라우드 객체 스토리지는 AI 데이터 레이크, 학습 코퍼스, 백업 아카이빙 및 팀 간 협업을 위한 최외곽 계층을 구성합니다. 2025년까지 NAS 시장은 약 396억 달러(연평균 성장률 17%)에 달할 것으로 예상되며, 클라우드 객체 스토리지 시장은 약 91억 달러(연평균 성장률 16%)에 달할 것으로 예상됩니다.

기업용 파일 스토리지의 주요 공급업체는 NetApp, Dell, HPE, Huawei이며, 중소기업용 시장에서는 Synology와 QNAP이 선두 주자입니다. IaaS 시장 점유율 기준으로 클라우드 객체 스토리지는 AWS가 약 31~32%, Azure가 약 23~24%, Google Cloud가 약 11~12%를 차지하며, 이들을 모두 합하면 약 65~70%에 달합니다.

이 단계에서의 수익은 주로 장기 호스팅, 온라인 데이터 전송, 그리고 생태계 고착화에서 발생합니다.

요약하자면,

1) DRAM은 시장 점유율은 가장 높지만 총이익률은 가장 낮습니다(30~40%). HBM은 DRAM의 3분의 1에 불과한 시장 점유율을 가지고 있지만 총이익률은 두 배 이상 높습니다(60% 이상). CXL 리타이머는 시장 점유율은 가장 낮지만 총이익률은 가장 높습니다(76% 이상). 컴퓨팅 성능 계층에 가까울수록 희소성이 높아지고 수익성이 커집니다.

2) 수익 풀 증가의 주요 원인은 HBM(연평균 성장률 28%), 엔터프라이즈급 SSD(연평균 성장률 24%), CXL 풀링(연평균 성장률 37%)의 세 가지입니다.

3) 각 계층마다 서로 다른 비즈니스 장벽이 있습니다. HBM은 TSV, CoWoS, 수율 증대와 같은 기술적 장벽에 의존하고, CXL은 IP 및 인증, 그리고 고효율 타이머를 위한 단일 공급망에 의존하며, 서비스 지향적인 비즈니스는 전환 비용에 의존합니다.