반도체 시장이 급변하고 있다. 오랜 시간 CPU(중앙처리장치)와 메모리 반도체 중심이었던 반도체 시장은 인공지능(AI) 기술 빅뱅 이후 GPU(그래픽처리장치) 중심으로 급히 재편됐다. AI가 부른 변화의 물결은 멈추지 않고 있으며, AI 반도체와 광학 반도체 등 새로운 반도체들의 등장을 예고하고 있다. 반도체 기술 혁신의 최전선에서 펼쳐질 미래를 함께 탐구하며, 다가올 기술적 변혁과 그에 따른 새로운 기회를 조명해본다.

챗GPT(ChatGPT) 공개 이후, AI 기술 중심의 반도체 시장에 전세계 ICT 기업들이 경쟁적으로 뛰어들고 있다. 이에 우리 기업들도 전면전을 선언하고 철저한 준비에 들어갔다.

현재 AI 개발은 높은 병렬 처리 성능을 자랑하는 GPU를 중심으로 이뤄지고 있다. 그러나 거의 독점 체제를 구축한 엔비디아(NVIDIA)에 대한 리스크와 함께 전력 소모와 효율성에서 한계가 나타나고 있다. 이러한 이유로 AI에 최적화 한 반도체에 대한 필요성이 대두 됐고 여기에 차세대 반도체 패권까지 쥐고자 하는 엔비디아는 물론 구글, MS, 네이버, 바이트댄스 등 IT 업계의 주요 기업들이 개발 경쟁에 뛰어 들었다. 삼성전자와 SK하이닉스도 차세대 반도체 경쟁에서 압도적 승기를 잡기 위해 기업 구조의 전면 재조정은 물론 특별 팀을 만드는 등 만반의 태세를 갖추고 있다.

26일 한국반도체산업협회가 발간한 보고서에 따르면, 글로벌 AI 반도체 시장 규모는 2020년 약 153억 달러(20조 4300억 원)에서 2024년 약 428억 달러(57조 1600억 원)로 성장할 것으로 예측된다. 시장조사업체 가트너는 올해 전세계 AI용 반도체 매출이 전년 대비 33% 증가한 총 710억 달러(약 98조 원)에 이를 것이라고 발표했다. 가트너는 또한, AI PC가 올해 전체 PC 출하량의 22%를 차지할 것으로 전망하며, 2026년 말에는 기업용 PC 구매의 100%가 AI PC가 될 것이라고 내다봤다.

앨런 프리스틀리 가트너 VP 애널리스트는 "오늘날 생성형 AI는 데이터센터용 고성능 AI 칩 수요를 촉발시키고 있다"며, "서버 내에서 마이크로프로세서의 데이터 처리 부하를 낮추는 AI 가속기의 가치는 올해 총 210억 달러에 이를 것이고, 2년 내에 330억 달러로 증가할 것"이라고 밝혔다.

현재 AI 반도체 시장은 엔비디아의 GPU가 독점하고 있어, 새로운 AI 반도체 개발이 촉진되고 있는 상황이다. 인텔의 차세대 AI 가속기 '가우디3'와 AMD의 'MI300X'가 공식 출시되었으나, 여전히 엔비디아의 최신 모델인 'H100'의 아성을 넘지 못하고 있다. 이러한 상황에서 AI 개발에 나섰던 많은 기업이 엔비디아에 의존하게 되면서 사실상 주도권을 잃고, 역설적으로 AI 반도체 개발에 나설 수밖에 없는 상황이 됐다. 이에 AI 반도체 개발을 선언한 기업들 대부분은 대규모 언어 모델(LLM)을 개발하며 생성형 AI 기술을 주도 중인 기업들이다. 대표적으로 챗GPT를 개발한 오픈AI는 올해 초 샘 알트먼 CEO가 7조 달러(9732조원)에 달하는 거액의 투자금을 유치하며 자체 AI 반도체 개발에 나섰다. MS와 구글, 메타 등도 뒤이어 개발에 뛰어들었다.

삼성전자와 SK하이닉스 또한 시장에서 요구하는 AI 반도체의 필요성에 응답하기 위해 대대적인 체질 개선 작업에 들어갔다. 두 기업은 GPU 핵심 장비인 5세대 고대역폭 메모리(HBM)를 통해 현재 GPU 중심 반도체 시장에서 수혜를 입었으나 AI 반도체 개발 경쟁이 과열되면서 불확실한 글로벌 정세에 긴밀한 대응을 하기 위해 대대적인 개편을 진행 했다.

삼성전자는 26일 경기도 화성캠퍼스에서 DS부문장인 전영현 부회장 주재로 글로벌 전략회의를 개최하고, 상반기 사업 현황을 검토하고 하반기 반도체 사업 계획을 논의했다. 삼성전자는 글로벌 시장의 급변화로 높아지는 불확실성에 대응하기 위해 전영현 부회장을 반도체를 총괄하는 DS부문장에 임명했다. 이번 회의에서는 HBM과 AI 반도체 칩 개발 및 파운드리 사업 경쟁력 강화를 논의했다.

삼성전자는 시스템LSI사업부 아래 'AI SOC(System On Chip)' 팀을 구성하고, AI 관련 사내 핵심 인력을 팀으로 꾸려 본격적인 업무에 나섰다. 이 팀은 자체 AI 반도체 칩인 마하 시리즈의 개발과 응용처에 맞는 최적의 설계 구조 연구 및 제품화 전반을 담당할 예정이다.

SK그룹은 28일 그룹 경영전략회의를 열고 하반기 전략 수립에 나선다. SK그룹은 최근 전반적인 사업 구조조정을 진행하며 ICT 계열사들을 AI와 반도체로 집중시키고 있다. 특히 SK하이닉스는 CEO 산하에 '코퍼레이트센터(Corporate Center)'를 신설한다고 밝혔다. 송현종 SK㈜ 부사장이 사장으로 승진하며 코퍼레이트센터 담당으로 임명되어 7월 1일부터 업무를 시작할 예정이다. 송 신임 사장은 이전에 SK그룹 반도체 사업 관련 의사결정을 지원해왔으며, 신설된 코퍼레이트센터는 곽노정 SK하이닉스 CEO의 의사결정을 지원하는 역할을 맡게 된다.