AI 기술이 세상을 바꾸고 있지만, 그 폭발적인 속도를 가로막는 거대한 벽이 있습니다. 바로 ‘메모리 병목 현상(Memory Wall)’입니다. 프로세서(두뇌)가 아무리 빨라도 데이터를 저장하는 메모리(책상)와의 데이터 이동 속도가 느려 제 성능을 내지 못하는 문제입니다. 저도 처음에 PIM을 단순한 메모리 업그레이드 정도로 봤는데, 실제 데이터를 확인해보니 이것은 AI 반도체 구조 자체를 바꾸는 패러다임 전환이었습니다. 이 글에서는 2026년 현재 LPDDR6-PIM 표준화가 마무리 단계에 접어든 시점에 주목해야 할 PIM 관련주 핵심 6종목을 실적·기술·리스크 모두 짚어 완전 정복합니다.
📌 이 글은 2026년 4월 최신 정보로 업데이트되었습니다.
PIM이란? HBM을 넘어설 차세대 AI 메모리
PIM(Processing-in-Memory)을 이해하는 가장 쉬운 방법은 ‘고속도로 정체’를 떠올리는 것입니다. 기존 AI 시스템은 두뇌(GPU)와 책상(메모리) 사이의 고속도로에서 발생하는 데이터 정체로 어려움을 겪어왔습니다. PIM은 아예 책상 자체에 두뇌의 일부 기능을 넣어버린 것과 같습니다.
- 핵심 원리: 메모리 내부에 직접 연산 회로를 통합해 데이터 이동을 최소화.
- 핵심 장점:
- 엄청난 속도 향상: 기존 대비 최대 16배 빠른 연산 속도 구현 (SK하이닉스 GDDR6-AiM 기준).
- 획기적인 전력 감소: 데이터 이동에 소모되던 에너지를 최대 80%까지 절감.
2026년, PIM이 다시 주목받는 결정적 이유가 있습니다. SK하이닉스가 LPDDR6-PIM 국제 표준화(JEDEC) 완료 시점을 2026년 1분기로 공표한 것입니다. 그간 글로벌 기술 표준이 없어 각 사가 자체 규격으로만 개발했던 한계가 해소되면 상용화 속도가 급격히 빨라집니다. AMD·퀄컴·삼성전자·마이크론·케이던스·시놉시스 등이 이 표준화 작업에 참여하고 있습니다. (출처: 이투데이, SK하이닉스 발표, 2025년 5월)
📎 HBM과 PIM의 차이, 투자 시계열 구분이 헷갈린다면 HBM: 고성능 메모리 기술의 혁신과 시장 전망을 먼저 읽어보세요.
포스트 HBM 전쟁: 삼성전자와 SK하이닉스의 2026 전략
2026년은 메모리 반도체 역사상 손꼽히는 초호황 구간입니다. 키움증권 기준 삼성전자와 SK하이닉스의 2026년 합산 영업이익은 약 400조 원(+337% YoY)이 예상됩니다. 그러나 두 회사의 시선은 이미 ‘HBM 이후’를 향하고 있습니다. 양사는 PIM, CXL(컴퓨트 익스프레스 링크), 유리기판 등 차세대 기술 스택 전체를 동시에 개발 중입니다. (출처: 키움증권, 스마트비즈 2026년 2월)
1. 삼성전자 (005930): HBM-PIM 세계 최초 개발사, 포스트 HBM 삼각편대 구축
삼성전자는 2021년 업계 최초로 HBM-PIM 개발에 성공했습니다. 이후 AMD ‘MI100’ GPU에 HBM-PIM을 탑재해 기존 HBM 대비 GPU 성능 2.55배, 에너지 효율 2.67배 개선을 실증했습니다. 삼성전자는 PIM·CXL·유리기판을 포스트 HBM의 ‘삼각편대’로 삼고, 기술 개발과 양산 일정을 동시에 앞당기고 있습니다. 2026년은 HBM 점유율 회복(엔비디아 HBM4 납품 진입 추진), DRAM 영업이익률 74% 달성이 예상되는 구조적 실적 점프 구간입니다. 증권가 컨센서스 기준 2026년 영업이익은 약 200~220조 원(+360~405% YoY)으로 전망됩니다. (출처: 키움증권·글로벌이코노믹, 2026년 3월)
💡 PIM 투자 포인트: 삼성전자의 PIM은 LPDDR5X D램 대비 성능 8배, 전력 50% 절감을 이미 구현했으며, LPDDR6-PIM 표준화 이후 온디바이스 AI 기기(스마트폰·태블릿)까지 적용 범위가 확대됩니다.
⚠️ 리스크: 반도체 사업 외 디스플레이(SDC)·가전(VD/DA) 부문 부진이 이어질 전망. HBM4 수율·납품 일정 변수.
2. SK하이닉스 (000660): PIM·CXL 표준화 주도, AiMX 상용화 추진
SK하이닉스는 2022년 GDDR6-AiM(Accelerator in Memory)을 개발한 데 이어, CES 2026에서 PIM·CXL·HBM4를 모두 탑재한 AI 메모리 풀 라인업을 공개했습니다. 특히 GDDR6-AiM 칩 여러 개를 묶어 LLM(대형 언어 모델)에 특화한 가속기 ‘AiMX’ 프로토타입을 선보였습니다. JEDEC 기반 LPDDR6-PIM 표준화 완료(2026년 1분기 목표) 이후 데이터센터부터 스마트폰까지 적용 범위가 수직으로 확장됩니다. 2026년 SK하이닉스 영업이익은 약 170~177조 원(+275% YoY), 영업이익률은 약 74%에 달할 전망입니다. (출처: SK하이닉스 CES 2026 뉴스룸, 이투데이, 키움증권)
💡 PIM 투자 포인트: SK하이닉스는 PIM(저전력 추론) + HBM(고속 학습) + CXL(대용량 확장) 3종 AI 메모리 라인업을 동시에 보유한 유일한 기업입니다. LPDDR6-PIM 표준화가 완료되면 스마트폰 온디바이스 AI 적용이 빠르게 확산됩니다.
⚠️ 리스크: HBM 집중 투자에 따른 감가상각비 부담. 용인 클러스터 투자 비용(최대 600조 원 규모) 조달 방식 변수.
PIM 생태계 핵심 수혜 중소주 4선
삼성전자·SK하이닉스가 PIM 기술 개발을 이끄는 ‘두 거인’이라면, 아래 기업들은 이 생태계에서 특화된 역할로 수혜를 받는 강소기업들입니다.
3. 매커스 (093520): AMD 자일링스 국내 유일 총판, PIM 테마 대장주
매커스는 AMD(구 자일링스 포함), RENESAS, MACOM 등 글로벌 비메모리 반도체 기업의 제품을 국내 500여 개 IT 기업에 공급하는 전문 유통·기술지원 기업입니다. PIM 관련주로 주목받는 직접적 근거는 삼성전자와 네이버가 공동 개발한 FPGA 기반 AI 반도체가 AMD(자일링스) 플랫폼을 활용했고, 매커스가 그 국내 유일 총판을 담당한다는 점입니다. PIM·AI 반도체 관련 수주 뉴스가 나올 때마다 테마주로 강하게 반응하는 특성을 보여왔습니다.
💡 투자 포인트: AMD의 AI 반도체(MI 시리즈, EPYC) 국내 도입 확대 시 직접 수혜. 국내 데이터센터·HPC 구축 수요 증가와 연동. 직원 약 40명의 소형주이나 PIM/AI 테마 뉴스 발생 시 주가 반응이 극단적으로 큰 특성.
⚠️ 리스크: 유통·중간상 구조로 독자적 기술력이 없어 AMD 정책 변화에 종속적. 매출의 약 95%가 단일 사업(비메모리 반도체 유통)에 집중. 소형주 특성상 변동성 극심.
4. 제주반도체 (080220): PIM 국책과제 수행기관, 온디바이스 AI 수혜주
제주반도체는 모바일용 메모리 반도체(NAND MCP, LPDDR 등)를 설계하는 팹리스 기업입니다. PIM 관련주로 분류되는 근거는 과기부 국책과제인 ‘고신뢰성 메모리를 위한 지능형 메모리(PIM) 오류정정 디바이스 개발’ 수행기관으로 선정된 이력입니다. 실적 면에서는 2025년 3분기 누적 기준 매출 67.7%, 영업이익 141.8%, 당기순이익 204.1% 증가를 기록하며 급격한 턴어라운드를 이뤄냈습니다. 온디바이스 AI 확산과 함께 5G IoT·자동차용 메모리 수요가 매출을 직접 이끌고 있습니다. CES 2026에서 피지컬 AI(물리 AI) 테마가 부상하며 저전력 온디바이스 AI 메모리 수혜주로 추가 주목을 받았습니다. (출처: FnGuide, 와이드경제 2025~2026)
💡 투자 포인트: 온디바이스 AI·피지컬 AI(휴머노이드 로봇)용 저전력 메모리 수요 증가 직접 수혜. LPDDR4X 가격 경쟁력과 AIoT 기기 R&D 투자가 중장기 성장 동력.
⚠️ 리스크: PIM 기술 매출 직접 기여는 아직 없고 테마성 수혜에 가까움. 모바일·IoT 메모리 가격 변동성에 실적 연동. 파운드리 위탁 생산 구조로 원가 통제 한계.
5. 네패스 (033640) & 네패스아크 (330860): 첨단 패키징 + PIM 테스트 생태계
PIM 같은 고성능 AI 칩을 구현하려면 반드시 고도화된 후공정 패키징 기술이 동반되어야 합니다. 네패스는 PLP(패널 레벨 패키징) 등 독자적인 첨단 패키징 기술을 보유하며, 2026년 ‘All hands on the AI Core’ 전략 아래 PIM 관련 패키징 수요 대응을 강화하고 있습니다. 자회사 네패스아크는 Fan-out WLP/PLP 연계 테스트 솔루션을 공급하고, 뉴로모픽 AI 칩 테스트 분야로도 영역을 확장 중입니다.
💡 투자 포인트: PIM 상용화가 가속화될수록 첨단 패키징 수요도 함께 확대. 네패스는 실리콘 인터포저를 대체하는 패널 기반 패키징(PLP) 분야의 선도 기업. 네패스아크는 AI·전장 반도체 테스트 포트폴리오 확대로 고객 다변화 진행 중.
⚠️ 리스크: 네패스는 PLP 초기 투자 부담과 수율 안정화 과제 지속. 네패스아크는 삼성전자 등 소수 고객 의존도 높음. 두 회사 모두 직접 PIM 칩을 생산하는 것이 아닌 생태계 조력자 포지션임을 인지해야 합니다.
6. CXL 연계: 포스트 PIM, 차세대 메모리 확장 기술
PIM 생태계를 이해하려면 CXL(Compute Express Link)을 함께 봐야 합니다. PIM이 메모리 내부에서 연산을 처리하는 기술이라면, CXL은 CPU·GPU·메모리를 고속으로 연결해 메모리 용량을 대폭 확장하는 인터페이스 프로토콜입니다. SK하이닉스는 CXL 2.0 기반 제품(CMM-DDR5) 고객 인증을 완료했고, 삼성전자도 CXL 기반 D램 라인업을 출시 준비 중입니다. PIM과 CXL은 서로 보완적인 기술로, 장기적으로 두 기술이 융합된 ‘CMM-Ax(연산 기능 탑재 CXL 메모리)’ 시대가 올 전망입니다.
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PIM 관련주 종목 비교표
| 종목명 | 코드 | PIM 연관성 | 2026 투자 포인트 | 주요 리스크 |
|---|---|---|---|---|
| 삼성전자 | 005930 | 세계 최초 HBM-PIM 개발, 양산 주도 | 영업이익 약 200조 예상, LPDDR6-PIM 표준화 참여 | HBM4 수율·납품 일정, 비반도체 사업 부진 |
| SK하이닉스 | 000660 | GDDR6-AiM, AiMX, LPDDR6-PIM 표준화 주도 | 영업이익 약 177조 예상, HBM·PIM·CXL 3종 라인업 | 대규모 투자 부담, 감가상각 리스크 |
| 매커스 | 093520 | AMD 자일링스 국내 유일 총판 (삼성 PIM 협력 생태계) | AI 데이터센터 AMD 제품 도입 확대 수혜 | 유통 의존, 소형주 변동성 극심 |
| 제주반도체 | 080220 | PIM 국책과제 수행기관, 온디바이스 AI 메모리 팹리스 | 2025년 3Q 누적 영업이익 +141.8%, 피지컬 AI 수혜 | PIM 직접 매출 없음, 테마성 수혜 |
| 네패스 | 033640 | PIM 칩 첨단 패키징 (PLP 선도) | AI Core 전략, 패널 기반 패키징 차세대 수혜 | PLP 초기 투자 부담, 수율 안정화 |
| 네패스아크 | 330860 | PIM·뉴로모픽 칩 후공정 테스트 | AI·전장 반도체 테스트 영역 확장 | 고객 편중, 소규모 매출 구조 |
PIM 투자 시 꼭 알아야 할 상용화 타임라인
PIM은 기술적으로 탁월하지만 아직 대규모 양산은 초기 단계입니다. 투자 시 아래 타임라인을 반드시 염두에 두세요.
- 2026년 1분기: JEDEC LPDDR6-PIM 표준화 완료 (SK하이닉스 발표 기준). 이후 각 사 본격 제품 개발 착수.
- 2026~2027년: 스마트폰·온디바이스 AI 기기에 LPDDR6-PIM 초기 탑재 시작 예상. 삼성·SK하이닉스 CXL 기반 데이터센터 메모리 확장 솔루션 상용화.
- 2028년 이후: AI 데이터센터용 HBM-PIM 차세대 융합 제품 본격 양산. 정부 PIM 기술 투자 총 1조 원(+4,000억 원 추가) 집행 완료 시점 (2029년 목표). (출처: 과학기술정보통신부)
⚠️ 투자 주의사항: 삼성전자·SK하이닉스처럼 PIM을 직접 개발·양산하는 기업은 실적이 이미 보이지만, 매커스·제주반도체처럼 간접 수혜 기업들은 PIM 테마 뉴스에 주가가 과도하게 반응하는 경향이 있습니다. PIM 관련 뉴스와 실제 매출 인식 사이의 시차를 반드시 확인하고 접근해야 합니다.
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자주 묻는 질문 (FAQ)
PIM 기술을 직접 개발·양산하는 대장주는 삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660)입니다. 테마주 관점에서는 PIM 뉴스에 가장 민감하게 반응해온 매커스(093520)와 제주반도체(080220)가 대장주로 자주 거론됩니다. 단, 실적 기반 투자라면 삼성전자·SK하이닉스, 테마 모멘텀 투자라면 매커스·제주반도체로 구분하는 것이 합리적입니다.
HBM(고대역폭메모리)은 D램 칩을 수직으로 쌓아 GPU와 가깝게 연결해 데이터 이동 속도를 높이는 기술입니다. PIM은 한 걸음 더 나아가 메모리 칩 내부에 직접 연산 회로를 삽입해 데이터를 메모리 안에서 바로 처리합니다. HBM이 ‘빠른 고속도로’라면, PIM은 ‘목적지 자체를 출발지로 만드는’ 개념입니다. 두 기술은 경쟁이 아닌 보완 관계로, SK하이닉스는 HBM·PIM·CXL 3종 라인업을 동시에 개발 중입니다.
지금까지 삼성전자·SK하이닉스·마이크론이 각자의 기준으로 PIM을 개발해 왔기 때문에 상용화가 어려웠습니다. JEDEC의 LPDDR6-PIM 표준화가 완료되면 스마트폰 칩셋(AP), AI 가속기, 데이터센터 서버 등 다양한 제품에 PIM을 표준 규격으로 탑재할 수 있게 됩니다. 표준화 완료는 사실상 상용화의 신호탄입니다. AMD·퀄컴 등 주요 팹리스도 이 표준화 작업에 참여하고 있어 생태계 확산이 예상보다 빠를 수 있습니다.
가장 큰 리스크는 ‘상용화 지연’입니다. PIM은 기술적으로 우수하지만 표준화·수율·고객 인증 과정이 복잡해 양산까지 시간이 걸립니다. 특히 매커스·제주반도체처럼 간접 수혜 기업들은 PIM 매출이 직접 발생하지 않음에도 테마 뉴스에 주가가 급등락하는 경향이 있습니다. 뉴스 발생과 실제 매출 인식 사이의 시차를 반드시 고려해야 합니다.
온디바이스 AI(스마트폰·태블릿·로봇에서 클라우드 없이 AI를 직접 처리하는 기술)가 실용화되려면 배터리 소모 없이 빠른 연산이 가능한 메모리가 필요합니다. LPDDR6-PIM은 기존 LPDDR 대비 전력 최대 80% 절감, 연산 속도 대폭 향상이 가능해 온디바이스 AI의 ‘두뇌’가 될 핵심 부품입니다. 제주반도체처럼 저전력 모바일 메모리 팹리스 기업들이 온디바이스 AI·피지컬 AI(휴머노이드 로봇) 수혜주로 동시에 거론되는 이유입니다.
결론: PIM의 ‘진짜 상용화’에 올라타는 3가지 방법
- 🔑 실적 기반 안정 투자: 삼성전자·SK하이닉스는 2026년 합산 영업이익 400조 원 예상이라는 탄탄한 실적이 PIM 테마와 겹치는 구간입니다. 단기 조정이 있어도 펀더멘탈이 훼손된 것이 아닙니다.
- 🚀 테마 모멘텀: LPDDR6-PIM 표준화 완료 공시, 삼성·SK하이닉스의 PIM 제품 양산 발표가 매커스·제주반도체의 단기 급등 촉매로 작용합니다. 단, 단기 변동성이 크므로 분할 접근이 필수입니다.
- 🌱 장기 생태계 투자: 네패스·네패스아크처럼 PIM·첨단 패키징 생태계에 조력자로 참여하는 기업은 기술 상용화 속도에 연동해 중장기적으로 성장합니다. 테마 변동성은 낮지만 기업별 실적 확인이 중요합니다.
📎 AI 반도체 전체 생태계 투자를 함께 보고 싶다면 HBM 관련주: 핵심공정 대장주 알아보기와 첨단패키징 관련주: AI 반도체 후공정 핵심 종목 TOP 12를 함께 읽어보세요.
⚠️ 면책 조항: 본 콘텐츠는 투자 참고 자료이며, 특정 종목의 매수·매도를 추천하지 않습니다. 투자 판단과 그에 따른 손실은 투자자 본인에게 있습니다. (2026년 4월 기준 정보, 출처: SK하이닉스 공식 뉴스룸, 이투데이, 키움증권, 글로벌이코노믹, 스마트비즈, 과학기술정보통신부, FnGuide)
