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반도체와 AI ② [더 나은 경제, SDGs]

입력 : 2024-07-08 12:54:21 수정 : 2024-07-08 12:54:21

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젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 지난달 2일 대만 타이베이에서 열린 아시아 최대 정보기술(IT) 박람회 ‘컴퓨텍스 2024’ 기조연설에 나서 차세대 인공지능(AI) 가속기를 소개하고 있다.

지난 5일 삼성전자는 올해 2분기 연결 기준 영업이익이 작년 동기보다 1452.24% 증가한 10조4000억원으로 집계됐다고 공시했다. 매출 역시 전년 동기 대비 23.31% 증가한 74조원으로 시장의 전망치를 크게 웃돌았다. 삼성전자가 분기 영업이익 10조원을 넘긴 것은 10조8520억원을 기록했던 2022년 3분기 이후 7분기 만이다. 그만큼 삼성전자의 2분기 성적표는 ‘어닝 서프라이즈’(깜짝 실적)였다.

 

삼성전자의 2분기 실적은 디바이스솔루션(DS) 부문의 메모리 반도체 제품인 D램과 낸드 플래시의 평균판매단가(ASP) 상승의 영향이 큰 것으로 보이는데, 인공지능(AI) 시장 확대로 고대역폭 메모리(HBM) 공급량 증가에 따른 것으로 풀이된다. HBM 재료인 범용 D램 반도체를 비롯한 플래시 메모리인 SSD의 수익성 개선 등이 실적 상승을 이끈 것으로 알려졌다.

 

삼성전자는 지난 30년간 전 세계 메모리 반도체 시장 1위를 달렸지만, AI 가속기 구성의 핵심인 HBM 기술과 공급에서는 경쟁사인 SK하이닉스에 밀리는 상황이다. HBM은 D램을 8~12장 쌓고 중간에 4000여개의 이동통로(TSV)를 뚫어 만든 고성능 메모리로, 메모리 반도체와 그래픽처리장치(GPU) 사이를 데이터가 빠르게 왔다 갔다 하며 처리되는 칩이다. 현재 AI 시장의 핵심인 생성형 AI에는 미국의 엔비디아가 만든 GPU가 필수 반도체로 적용되는데, 이를 중심으로 HBM 등이 함께 들어가는 AI 가속기 역시 엔비디아가 시장을 압도적으로 선점하고 있다.

 

엔비디아 AI 가속기를 위탁 생산하는 시스템 반도체 파운드리(foundry) 기업 TSMC는 가속기에 들어가는 HBM의 규격을 기존 SK하이닉스의 HBM3E 8단 제품에 맞춰놓았다. 삼성전자가 엔비디아에 HBM을 납품하기 위해서는 이 규격을 맞춰야 하는데, 현실적으로 쉽게 해결할 수 있는 사안이 아니다.

 

삼성전자는 5세대 HBM인 HBM3E 8단과 12단 제품의 납품을 준비 중인데, 전문가들은 이들 제품의 규격을 SK하이닉스에 완벽히 맞추는 데 어려움이 있을 거라고 보고 있다.

 

성능 역시 SK하이닉스에 한발 밀리는 상황이다. SK하이닉스는 5세대 10나노(D1B) D램을 기반으로 HBM3E를 제작하는 데 비해, 삼성전자는 4세대 10나노(㎚·1㎚=10억분의 1m) D램(D1A)을 사용하는 탓에 현 시장에서는 SK하이닉스의 기술성능을 더 우위로 보고 있다.

 

전 세계 파운드리 회사 중 압도적 1위인 TSMC가 삼성전자를 잠재적 경쟁자로 본다는 점도 AI 가속기 시장에 진출하려는 삼성에는 큰 부담이다. 앞서 2019년 이재용 삼성전자 회장은 ‘시스템 반도체 비전 2030’을 선언하면서 2030년까지 133조원을 투자해 설계(팹리스), 위탁생산(파운드리)을 크게 늘리겠다고 발표하고 파운드리 시장에 본격 뛰어들었다. 하지만 현재 오히려 TSMC와는 점유율 격차가 최소 4배에서 최대 6배 가까이 벌어졌고, 영국의 ARM이나 미국의 인텔 등에도 기술이나 매출 등에서 밀리는 상황이다. 지난해 기준 전 세계 반도체 매출에서 삼성전자는 인텔에 1위 자리를 내준 바 있다.

 

엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)는 지난 3월 엔비디아의 연례 개발자 콘퍼런스 ‘GTC 2024’ 기간 중 삼성전자 전시관에 들러 HBM3E 12H 제품에 ‘승인(APPROVED)했다’는 서명을 남겼지만, 아직까지 삼성전자의 납품을 확인하는 말이나 계약이 진행되지는 않고 있다. 삼성으로서는 고심이 깊어지는 부분이다.

 

최태원 SK그룹 회장은 지난달 말 미국 출장길에 올라 시애틀에 있는 아마존 본사에서 앤디 재시 CEO를, 뒤이어 새너제이에 위치한 인텔 본사에서 팻 겔싱어 CEO를 연달아 만나 AI 시대의 반도체 분야를 확실히 이끌어가겠다는 행보를 보이고 있다.

 

이 회장 역시 지난해와 올해 유럽과 미국 등 글로벌 현장에 오랜 기간 머물며 ‘반도체 산업 1위 기업’을 수성해 나가겠다는 의지를 다지고 있다.

 

어느새 현실로 다가온 AI 시대의 ‘반도체 전쟁’이 어떤 양상으로 흐를지 글로벌 기업뿐 아니라 주요 국가들의 최고 관심사항으로 떠오르고 있다.

 

김정훈 UN SDGs 협회 대표 unsdgs@gmail.com

 

*김 대표는 한국거래소(KRX) 공익대표 사외이사, 유가증권(KOSPI) 시장위원회 위원, 유엔사회개발연구소(UNRISD) 선임협력연구위원으로 활동하고 있습니다.


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