AI 반도체 시장에서의 엔비디아 존재감

점차 AI가 일상 속으로 들어오면서 AI 반도체 시장에서 엔비디아의 존재감은 날로 커지고 있습니다. 제가 알고 있던 엔비디아는 게임, 영상/사진 편집 프로그램을 위한 그래픽카드, 지포스 시리즈를 만드는 하나의 회사였습니다. 그런 엔비디아가 2021년 이후 AI 반도체 시장의 절대 강자로 급부상하게 되었습니다.

반도체 시장의 부침

개인적으로 반도체 산업과 연관된 일을 하는 것도, 반도체 자체에 관심이 있는 것도 아닙니다. 부득이하게 삼성전자 주식을 4년 이상 가지고 있으면서 반도체 시장에 대해 관심을 가질 수밖에 없습니다.

제 기억에 2019년 코로나가 발생한 후 소비가 줄어들면서 반도체 시장은 어려움을 겪기 시작했습니다. (물론 반도체 업황은 주기가 있습니다) 그리고 코로나가 끝나가고 소비가 늘어날 것이라는 장밋빛 전망 속에 인플레이션 압력으로 금리가 올라 다시 한번 어려움에 빠졌습니다. 그 사이 글로벌 경기침체, 미-중 무역갈등 등의 이슈로 인해 삼성전자가 메모리 감산을 할 정도로 불황을 겪었습니다.

하지만 2022년 말부터 코로나 위협에서 벗어나고 글로벌 빅테크 기업에서 AI개발 열풍이 일어나면서 반도체 시장은 점점 업황을 회복하기 시작하였습니다.

 

왜 엔비디아인가?

이러한 AI발 업황 회복은 기존의 인텔(CPU), 삼성전자(메모리)와 같은 반도체 기업보다는 엔비디아(GPU)와 같은 기업에게 더 큰 기회를 주었습니다.

AI는 수많은 데이터를 학습하고 난 후에 주어진 정보 안에서 특정 결과를 도출합니다. 그렇기에 많은 정보를 빠르게 학습해야 합니다. 하지만 CPU로 수많은 데이터를 빠르고 단시간에 학습하기에 더 많은 시간과 비용이 필요하여 어려움이 있습니다. 예를 들어, CPU는 음식을 만들고, 가구를 조립하라고 말할 수 있습니다. 즉, 이러한 작업을 실행하는 방법을 알고 있기에 작업을 할 수는 있지만 한 번에 한정된 작업만 실행할 수 있습니다. CPU는 똑똑하지만 느립니다.

반면 GPU는 개미군집이라고 생각할 수 있습니다. 개미는 역할에 따라 집을 짓고, 먹이를 모으고, 알을 키우는 방법만 알고 있습니다. 즉, 복잡한 일은 할 수 없지만 모두 함께 주어진 일을 실행하기에 아무리 많은 일이라도 빠르게 실행할 수 있습니다. GPU는 똑똑하지는 않지만 빠릅니다.

따라서 방대한 데이터를 빠르게 처리해야 하는 AI에 GPU가 CPU보다 더 적합하다고 할 수 있습니다.

또한 엔비디아가 만든 CUDA라는 언어와 GPU가 ‘AI 연산/추론 작업을 가장 잘 실행할 수 있는 언어/반도체’로 주목받으며 엔비디아가 만든 GPU 수요가 급격히 증가하였습니다. 이는 주가 상승 추이만 봐도 확인할 수 있습니다.

 

엔비디아는 2016년부터 AI GPU 디자인 사업을 주력으로 삼았고, 현재는 전 세계 GPU 시장의 약 98%를 점유하며 AI 반도체 개발에 거의 독점적인 기업으로 성장하였습니다. AMD와 인텔이 AI 관련 제품들을 출시하였지만 아직까지 엔비디아를 추격하기에 역부족이란 평가가 지배적입니다.

그리고 최근에는 차세대 AI칩 B100을 공개하였으며 이는 현존 최고의 AI칩이라는 자사 H100의 추론 성능을 30배 뛰어넘는다고 합니다. 최대 단점은 개당 5만 달러(6,920만 원)인 가격이지만 다른 대안이 없기에 엔비디아의 매출/이익 성장성은 당분간 지속될 것으로 보입니다.

 

엔비디아와 SK하이닉스, 그리고 삼성전자

삼성전자, SK하이닉스가 AI칩을 만들 수 없을까? 결론부터 말씀드리면 불가능한 것은 아니지만 현재 사업 구조상 다소 어려운 것은 사실입니다. 이를 이해하기 위해서는 반도체 산업에 대한 간단한 이해가 있어야 합니다.

반도체 산업은 자체 공장 없이 반도체 설계만을 전문으로 하는 '팹리스' 업체(엔비디아가 여기에 포함되며, 스마트폰으로 생각하면 애플입니다), 팹리스 업체의 설계를 받아 반도체를 직접 만들어 주는 ‘파운드리’ 업체(전 세계 1위 파운드리 업체는 TSMC이고 2위는 삼성전자입니다. 하지만 점유율 차이는 3배 이상 차이가 납니다), 마지막으로 HBM과 같은 D램을 묶어 하나의 칩처럼 움직이게 하는 ‘패키징’ 업체로 나뉩니다. 삼성전자는 세 가지 사업 모두를 수행하고 있으며 SK하이닉스는 하나의 사업을 중심으로 나머지 사업을 확대하고 있습니다.

 

SK하이닉스는 최근 HBM을 엔비디아에 공급하고 있으며 삼성전자는 엔비디아로부터 칩 생산을 위탁받아 생산하고 있고, HBM 공급을 위한 검증 단계에 진입해 있습니다. 즉, 두 기업 모두 AI칩의 두뇌보다는 HBM과 같은 AI작업을 하는 장치를 만드는데 더 특화되어 있습니다. 엔비디아 AI칩 하나에 4개의 HBM이 필요하기에 대량생산이 필요하고 SK하이닉스와 삼성전자와 같은 기업이 없다면 엔비디아의 AI칩 역시 안정적인 생산/공급이 불가능합니다. 한국인 입장에서 엔비디아의 성장이 부럽긴 하지만 엔비디아의 성장으로 삼성전자와 SK하이닉스 역시 새로운 기회를 만들어 간다는 입장에서는 긍정적이라고 할 수 있습니다. 또한 삼성전자는 자체 AI칩 ‘마하-1’을 개발 및 양산 예정이라고 밝히고 있으며, SK하이닉스는 미국에 최첨단 패키징 생산기지를 만들고 있어 앞으로 반도체 시장이 어떤 양상으로 흘러갈지는 누구도 예측할 수 없을 것 같습니다.

 

이상 AI 반도체 시장에서의 엔비디아의 존재감에 대해 전해드렸습니다.

감사합니다.

 

핵심 요약(갤럭시 S23 요약 기능으로 작성되었습니다) ✔AI 반도체 시장에서의 독보적 지위 구축 ✔2021년 이후 AI 반도체 시장에서 급부상 ✔그래픽처리장치(GPU), AI 연산/추론 작업에 적합 ✔현제 전 세계 GPU 시장의 약 98% 점유 ✔삼성전자, SK하이닉스 AI칩 생산의 새로운 기회