멈추지 않는 AI칩 붐, 메모리·파운드리의 미래도 여기 달렸다

엔비디아가 출시한 AI 칩 'H100'. 챗GPT와 같은 대형언어모델 훈련에 필수적이다. 사진 엔비디아

‘AI(인공지능) 칩들의 고공행진’. 누가 이 시장의 최종 승자가 될 것인가. AI가 반도체 시장을 재편할 최대 승부처로 떠오르면서 글로벌 반도체 기업들의 전략에 관심이 모인다.

미국의 반도체 업체 AMD는 16일(현지시간) 뉴욕증시에서 8.31% 폭등하며 주당 158.74 달러를 기록했다. 2021년 11월 기록한 사상 최고가에 다시 근접했다. 최근 AMD가 신형 서버용 AI 칩인 MI300을 내놓으며 ‘엔비디아 추격자’에 나서자 시장의 기대감이 주가에 반영됐다. 영국 바클레이즈의 톰 오말리 애널리스트는 AMD의 올해 AI 반도체 매출을 40억 달러(약 5조3500억원)로 전망했다.

AI 칩 시장의 압도적 선두인 엔비디아의 주가 역시 이날 3.06% 상승해 주당 563.82달러를 기록, 다시 사상 최고치를 갈아치웠다. 시가총액은 1조4000억 달러(약 1881조원)에 육박했다. 올해 출시 예정인 차세대 AI 칩 B100이 이전 제품보다 성능에서 50% 더 뛰어나고 가격도 40% 이상 올라갈 것으로 예상되면서 투자 심리에 불을 지폈다. 엔비디아는 AI 칩 시장의 호황기에 맞춰 B100의 출시 일정을 앞당길 것으로 알려졌다.

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멈추지 않는 ‘대(大)AI 시대’

리사 수 AMD 회장 겸 최고경영자(CEO). 연합뉴스

현재 반도체 산업은 그래픽처리장치(GPU)와 같은 생성 AI 가속기와 스마트폰에 탑재된 온디바이스 AI·신경망처리장치(NPU) 등 AI를 중심으로 재편되고 있다. 글로벌 팹리스(반도체 설계전문 기업) 패권도 인텔·애플·퀄컴 등에서 AI의 엔비디아·AMD로 이동 중이다. 이에 메모리 반도체와 파운드리 업계 역시 순위 변동이 벌어질 가능성이 크다.

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D램 3강, 지각변동 시작

메모리 반도체에서는 일치감치 지각변동이 시작됐다. 지난해 AI 칩에 붙는 고대역폭메모리(HBM)를 앞세워 SK하이닉스가 부동의 업계 1위 삼성전자에 일격을 날렸다. HBM 등 첨단 D램 경쟁을 계기로 메모리 3강(삼성전자·SK하이닉스·마이크론)은 모두 빠르게 불황에서 탈출 중이다. 3사는 올해 모두 5세대 ‘HBM3E’를 전면에 내세우고 진검승부에 나선다. 레이스에서 가장 처졌던 마이크론조차 최근 점유율을 조용하게 키우고 있다. 마이크론은 이날 엔비디아 칩에 사용될 자사 HBM3E 제품이 긍정적인 평가를 받았다는 금융투자업계 보고서가 나오며 주가가 2.7% 뛰었다.

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파운드리, TSMC 독주

TSMC 본사. 블룸버그

반면 파운드리 업계에선 패러다임 변화에도 불구하고 대만 TSMC의 독주가 여전하다. TSMC는 여전히 엔비디아·AMD의 AI 칩 수주를 싹쓸이했다. 올해에도 양사의 고성능 AI 칩 제조는 모두 TSMC의 3나노 미터나노·10억 분의 1m) 공정을 이용할 가능성이 크다. TSMC는 여기에 더해 최근 구글·마이크로소프트·ARM과도 생산 계약을 체결한 것으로 알려졌다. TSMC에 물량이 몰려 공급 부족 사태가 일어날 수도 있다.

이는 삼성전자에도 기회다. 반도체 업계 관계자는 “애플을 제외하고 엔비디아·AMD 등 주요 고객을 포함한 100여 곳이 현재 삼성전자 파운드리 사업부와 접촉 중”이라며 “삼성의 3나노 2세대 공정에 대한 테스트를 계속 진행하고 있다”고 전했다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 TSMC는 지난해 3분기 기준 전 세계 파운드리 시장에서 57.9%의 점유율을 기록 중이다. 삼성전자의 점유율은 12.4%였다. 김정호 카이스트 전기·전자공학부 교수는 “엔비디아와 AMD가 당분간 칩 제조는 대만에, 메모리 반도체는 한국에 맡기는 방식으로 갈 가능성이 크다”고 전망했다.

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글로벌 반도체 순위 경쟁 ‘출렁’

김영옥 기자

전 세계 반도체 기업 매출 순위도 출렁였다. 17일 시장조사업체 가트너에 따르면 삼성전자의 지난해 반도체 매출은 399억500만 달러(약 53조6100억원)로 전년 대비 37.5% 감소한 것으로 집계됐다. 지난해 같은 조사에서 1위에서 2위로 순위가 한 단계 하락했다. 주력 품목인 메모리 시장의 불황이 큰 타격을 줬다. 인텔 역시 PC 시장의 부진으로 지난해 매출이 전년 대비 16.7% 줄었지만 선두 자리를 되찾았다. 삼성전자와 인텔 모두 반도체 설계와 생산, 판매까지 자체적으로 운영하는 종합반도체기업(IDM)이다.

다만 이번 조사에서 TSMC는 제외됐다. 업계에서는 18일 지난해 4분기 확정 실적을 발표하는 TSMC가 전체 매출 기준으로는 실질적 1위에 오를 가능성이 큰 것으로 본다. 시장조사업체 테크인사이츠는 자체 매출 순위 조사에서 삼성전자가 TSMC·인텔·엔비디아에 이어 4위를 차지했을 것으로 전망했다.

이희권 기자 lee.heekwon@joongang.co.kr