차세대 AI 반도체 성공 전략은 패키징에 달렸다

[테크월드뉴스=박규찬 기자] 지난주 엔비디아의 결산 발표는 미국과 일본의 하이테크주를 견인하며 세계 경제에 큰 영향을 미쳤다. 생성형 AI 출현 이후 시장의 확대 속도는 이상할 정도로 빠르게 확대되고 있지만 AI 시장은 아직 여명기에 있다는 게 중론이다.

업계 전문가에 따르면 2024년은 AI 시장에서 독주하고 있는 엔비디아에 의한 공급으로는 커버할 수 없는 반도체 수요를 충족하는 다양한 옵션이 잇따라 출현하는 해가 될 것이다. 지난해 엔비디아에 대한 도전에 나섰던 AMD를 시작으로 주요 대기업들은 올해를 기점으로 그 계획들을 발표하며 실행에 옮기기 위해 준비하고 있다.

▶엔비디아의 다음 전략은 ‘커스텀 칩’

지난주 2024년도 4분기(2023년 11월~2024년 1월) 발표에서 전년동기대비 3.7배라는 경이적인 매출(순이익은 8.7배)을 기록한 엔비디아는 수요가 공급을 상회하는 상태가 올해도 지속될 것으로 예상하고 있다. 그러나 이런 경이적인 엔비디아의 성장률은 두 가지 이유로 둔화될 것으로 전망된다.

그 첫 번째는 미국 정부의 대중 수출 규제로 인해 세계 최대 시장인 중국에 대한 수출이 크게 제한되고 있다는 점이다. 한때는 규제조항을 피하기 위해 성능을 다운그레이드한 중국용 제품을 출하했지만 이것도 최근 미국 정부에 의해 저지됐다.

이런 상태가 계속되고 있는 가운데 중국에서는 화웨이가 최근 몇 년간 AI 반도체 개발에 주력했으며 지난해 SMIC의 미세공정을 통해 AI 액셀러레이터 제품인 ‘Ascend’ 개발에 성공, 엔비디아를 추월한다는 계획이다.

두 번째는 대형 플랫포머들이 이제는 자사의 워크로드에 특화된 액셀러레이터를 자사가 설계하고 있으며 큰 전력을 소비하는 고액의 범용품에 대해 엔비디아로부터 조달하는 방향성을 재검토할 시기다. 엔비디아는 이 수요도 커스텀 SoC로써 끌어들이겠다는 전략이다.

이는 오랜 반도체 설계 경험과 풍부한 IP를 생각하면 가격에 따라 충분히 있을 수 있는 얘기다. 그러나 일각에서는 이런 전략은 엔비디아에게 AI 반도체에서의 포지션을 유지하는데 도움은 되지만 이익률에는 부정적으로 작용할 가능성이 있다는 의견이다.

▶‘시스템 파운드리’로 AI 반도체에 초점을 맞춘 인텔

TSMC에 대항하는 거대 파운드리 비즈니스 구축을 목표로 하는 인텔은 최근 이와 관련 첫 이벤트인 ‘IFS(Intel Foundry Service) Direct Connect’를 개최했다.

이번 행사에서 팻 갤싱어 CEO는 ‘시스템 파운드리’를 강조하며 AI 반도체에 집중할 것을 강조했다. 그는 “실리콘의 미세공정 로드맵으로서 2024~2025년에 걸쳐 ‘인텔 18A’라고 부르는 2나노 이하의 최첨단 기술을 완성해 현재 이 분야에서 독주하고 있는 TSMC를 따라잡고 추월할 것”이라고 선언했다.

이어 그는 미세공정 프로세스에 대한 설명보다 대규모·복잡화된 어드밴스드 패키징 기술에 대해 더 많은 시간을 할애했으며 칩렛을 비롯한 대규모 SoC의 패키지 기술이 향후의 AI 반도체의 주류가 될 것이라고 강조했다.

▶ AI 반도체용 HBM으로 손을 잡은 SK하이닉스와 TSMC

지난 2월 SK하이닉스와 TSMC는 ‘AI 세미컨덕터 얼라이언스’를 체결했다. HBM 시장 선두주자인 SK하이닉스와 세계 파운드리 1위 업체인 TSMC와의 동맹을 통해 세계 AI 반도체 시장에서 우위를 점하겠다는 전략이다. 아울러 이번 협업은 삼성전자에 대한 견제로도 풀이된다.

차세대 AI 반도체로 인해 어드밴스 패키징의 중요성이 커지고 있는 만큼 이번 협업으로 SK하이닉스와 TSMC는 업계에 상당한 영향을 미칠 것으로 보여진다. 특히 SK하이닉스와 TSMC가 6세대 HBM인 HBM4 개발 협력을 포함한 '원팀 전략'을 수립해 그 영향력이 더 커질 것으로 예상된다.

이에 대해 삼성전자는 HBM3 시장에서 뒤처진 것을 HBM4 시장에서 ‘턴키 전략’으로 뒤집겠다는 전략이다.

국내 업계 관계자는 “최근 마이크론의 HBM3E 양산 개시를 시작으로 올 1분기부터 HBM 시장은 급변할 것으로 예상된다”며 “인텔도 시스템 파운드리 서비스를 내세워 AI 반도체를 위한 어드밴스드 패키징에 포커싱을 맞춘 만큼 앞으로 반도체 시장은 패키징 기술력이 뒷받침돼야 경쟁력을 갖게 될 것으로 생각된다”고 전했다.