굿모닝작전
삼성, AI 팩토리로 파운드리 수율 개선해 TSMC와의 격차 좁힐까
SK, 메모리 수요 급증 대응해 생산 확대…HBM서도 '윈윈'
엔비디아 생태계 종속 우려도…"국내 산업 육성 병행해야"
(서울=연합뉴스) 한지은 김민지 강태우 기자 = 삼성전자와 SK그룹이 엔비디아와의 인공지능(AI) 팩토리 협업으로 AI 시대의 글로벌 리더십 강화에 가속도를 낸다.
삼성전자는 파운드리(반도체 위탁생산) 경쟁력 제고, SK그룹은 메모리 반도체 생산 능력(캐파) 확대라는 각각의 과제에 직면한 가운데, 엔비디아와의 파트너십으로 '윈윈' 효과를 노리는 모양새다.
동시에 일각에서는 엔비디아의 생태계 종속에 대한 우려를 제기하며 피지컬 AI를 주요 국가산업으로 육성하는 전략을 병행하는 것이 필요하다는 주장이 나온다.
◇ 이재용의 '시스템반도체 1위' 꿈 이뤄질까…AI로 수율 개선
삼성은 엔비디아와 5만개의 GPU를 탑재한 업계 최대 수준의 '반도체 AI 팩토리'를 구축해 AI 기반 제조 혁신을 실시한다.
반도체 AI 팩토리는 반도체 제조 과정에서 생성되는 모든 데이터를 실시간으로 수집해 스스로 학습하고 판단하는 지능형 플랫폼 기반의 스마트 공장이다.
삼성전자는 쿠다(CUDA)-X, 옴니버스 등 엔비디아의 다양한 플랫폼을 활용해 반도체 제조 속도와 수율을 개선하는 디지털 트윈도 구축 중이다.
이를 통해 차세대 반도체 개발 및 양산 주기를 단축하고 수율을 개선하는 등 제조 효율성과 품질 경쟁력을 강화할 것으로 기대된다.
업계에서는 삼성전자가 AI 팩토리 구축을 통해 파운드리 시장에서 대만 TSMC와의 격차를 좁힐 기반을 마련했다고 보고 있다.
삼성전자는 파운드리 시장에서 글로벌 2위로, 1위인 대만 TSMC와 점유율 격차는 60%포인트 이상에 달한다.
시장조사 업체 트렌드포스에 따르면 올 2분기 기준 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 70.2%, 삼성전자가 7.3%다. 여기에 중국 SMIC(5.1%)의 추격까지 거세지며 비상이 걸렸다.
삼성전자는 지난 2023년 세계 최초로 3나노 양산에 성공했지만 이후 수율 및 성능 부진에 시달리며 실적 악화를 겪었다. 올해 상반기까지 파운드리 사업부의 적자 규모는 분기마다 1조원을 훌쩍 넘은 것으로 전해진다.
다만 삼성전자는 2나노 공정에 대한 자신감을 꾸준히 보여왔다. 3나노 공정에서 TSMC보다 먼저 차세대 기술인 게이트올어라운드(GAA)를 도입하며 추격 속도를 좁힐 기반을 마련했기 때문이다.
실제로 삼성전자는 최근 2나노 공정 수주에 잇따라 성공하며 고객사를 확대 중이다.
앞서 테슬라와 총 22조7천648억원 규모의 공급 계약을 체결하고 차세대 칩 A16을 양산하기로 했다. A16은 내년 가동 예정인 미국 텍사스주 테일러 팹에서 생산될 예정이다.
김양팽 산업연구원 전문연구원은 "반도체 설계가 이미 사람이 하는 수준을 넘어선 상태에서 AI가 (반도체 설계 등을) 더 빠르고 더 정확하게 수행할 것"이라며 "GPU 확보로 순식간에 TSMC를 따라잡는 것은 힘들겠지만 (AI 팩토리를 통해) 삼성 파운드리의 경쟁력이 개선될 여지는 있을 것"이라고 설명했다.
이번 엔비디아와의 협업으로 앞서 이재용 삼성전자 회장의 '2030 시스템반도체 1위' 비전이 실현될지도 관심이 쏠린다.
이 회장은 지난 2019년 파운드리 등 시스템 반도체 분야에만 2030년까지 133조원을 투자해 2030년 시스템 반도체 1위로 도약한다는 목표를 선언한 바 있다.
◇ SK, AI 메모리 수요 급증에 캐파 확장 집중
SK그룹은 엔비디아와의 AI 팩토리 협력을 통해 AI 메모리 칩 생산을 대폭 확대할 계획이다.
지난 3일 최태원 SK그룹 회장은 서울 코엑스에서 열린 'SK AI 서밋'에서 "현재 SK하이닉스의 생산 효율과 스피드로는 AI 생태계가 요구하는 수요를 따라가기 쉽지 않다"고 말했다.
이어 "SK그룹은 엔비디아의 디지털 트윈 설루션을 도입해 SK하이닉스에 특화된 가상 공장을 만들고 있다"고 강조했다.
엔비디아의 플랫폼인 '옵티머스'를 기반으로 AI 메모리 칩 생산 공정을 완전히 자율화하는 AI 팩토리를 구축하겠다는 계획이다.
글로벌 AI 인프라 투자 확대가 지속되면서 SK하이닉스는 행복한 고민에 빠져있다. AI 칩에 필수인 고대역폭메모리(HBM) 수요가 급증하며 주문이 기하급수적으로 늘어나고 있지만 늘릴 수 있는 캐파는 제한적이기 때문이다.
최근에는 HBM발 일반 메모리 공급 부족으로 범용 D램 품귀현상까지 벌어지며 전체 메모리 제품군 공급이 타이트해졌다.
앞서 SK하이닉스는 올해 3분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 "HBM 제품은 2023년 이후 완판 상태가 지속되고 있다"며 ""HBM뿐 아니라 D램과 낸드의 내년(2026년)도 생산분도 사실상 완판 상태"라고 밝혔다.
SK하이닉스는 엔비디아와의 협력으로 HBM 시장 지배력도 공고히 할 것으로 기대된다.
SK하이닉스는 엔비디아 GPU에 탑재되는 HBM 물량 중 가장 많은 비중을 공급하고 있다. 엔비디아 GPU를 탑재한 AI 팩토리를 구축이 늘어날수록 엔비디아와 SK하이닉스 모두에게 '윈윈'이다.
SK하이닉스는 최근 HBM4에 대한 공급 협의를 엔비디아와 마무리하고 4분기 HBM4 양산을 시작한다. 내년에는 본격적인 판매 확대에 나설 방침이다.
◇ "엔비디아 생태계 종속은 견제해야…피지컬AI·NPU 등 육성 필요"
삼성·SK 등 국내 대표 기업들의 이번 협력을 두고 일각에서는 엔비디아의 생태계에 강력하게 종속되는 것에 대한 우려도 나온다.
엔비디아의 GPU와 엔비디아의 플랫폼 '옵티머스' 등을 기반으로 구축되는 AI 팩토리는 결국 장기적으로 엔비디아의 소프트웨어에 대한 강한 구속력을 야기하기 때문이다.
장영재 한국과학기술원(KAIST) 제조피지컬AI연구소장은 엔비디아의 GPU 대거 공급에 대해 "피지컬 AI를 발전시키기 위해 삼성전자 등 한국의 제조업을 활용하려는 취지"라며 "결과적으로 국내 주요 기업이 엔비디아 생태계에 종속되는 상황이 나타날 수 있다"고 우려했다.
엔비디아는 현재 글로벌 AI 칩 시장의 약 90%를 점유하고 있다.
이에 AMD, 구글, 오픈AI 등 다양한 빅테크 기업들은 엔비디아의 아성을 깨기 위해 자체 AI 칩 개발에 나섰다.
반도체 업계 전문가는 "탈(脫)엔비디아 현상이 계속해서 나오는 상황에서 엔비디아도 이번 한국 기업들과의 협력을 통해 자신의 편을 늘리는 효과를 내게 됐다"며 "엔비디아엔 든든한 '코리아 AI 동맹군'이 생긴 셈"이라고 말했다.
최태원 회장도 AI 생태계의 다원화 필요성을 제기한 바 있다.
전문가들은 이번 협력을 한국 피지컬 AI와 신경망처리장치(NPU) 등 산업을 육성할 기회로 삼아야 한다고 조언한다.
장 소장은 "한국 기업의 제조 현장은 피지컬 AI 현실화를 위한 선두 주자로 꼽힌다"며 "단순히 엔비디아에 의존할 것이 아니라 AI 팩토리를 수출 산업으로 활용할 수 있도록 공격적인 시장 구축이 필요하다"고 강조했다.
김양팽 연구원은 "이번 협력을 통해 국내 기업들을 락인하는 것은 엔비디아의 전략이고, 이미 AI 생태계를 엔비디아가 장악한 상황에서 삼성과 SK하이닉스가 그들과 협력하는 것은 당연한 것"이라며 "다만 국내 NPU, 시스템 업체 등을 육성하는 전략도 병행해야 한다"고 강조했다.
jakmj@yna.co.kr
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