MS, 구글-아마존과 ‘AI 칩’ 경쟁… 韓기업엔 위탁생산 ‘기회’

자체개발 AI 반도체-CPU 공개… “설계 서비스 수직통합 효율 제고”
엔비디아 독점 맞서 개발 본격화
AI 활용하려면 HBM 반도체 필수… 삼성-SK, HBM 시장 90% 점유

마이크로소프트(MS)의 AI반도체 ‘마이아’ 등을 연구한 미국 워싱턴주 레드먼드연구소 내부. MS 제공

“실리콘(반도체)부터 서비스까지 인공지능(AI)의 모든 것을 맞춤형으로 제공하겠다.”

마이크로소프트(MS)는 15일(현지 시간) 미국 시애틀 본사에서 열린 연례행사 ‘이그나이트’에서 자체 개발한 AI 반도체와 중앙처리장치(CPU)를 각각 공개하며 이같이 밝혔다. 미국 엔비디아가 압도적인 점유율을 차지하고 있는 글로벌 AI 반도체 시장에 구글과 아마존웹서비스(AWS)에 이어 MS까지 가세하는 것이다. 미국 빅테크(대형 첨단기술 기업)의 AI 반도체 개발 경쟁이 본격화하면서 대규모 생산 역량을 갖춘 삼성전자와 SK하이닉스 등 한국 기업도 수혜를 입을 것이라는 전망이 나오고 있다.

MS가 이날 발표한 AI 반도체 ‘마이아’는 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)와 비슷한 역할을 한다. 오픈AI의 ‘챗GPT’나 MS의 ‘빙’ 등 생성형 AI의 밑바탕인 대규모 언어모델(LLM)을 학습시키고 실행하는 데이터센터 서버 구동을 위해 필수적인 반도체다. 이와 함께 MS는 영국 반도체 설계 기업 암(Arm) 기반 저전력 CPU ‘코발트’도 발표했다. 코발트는 클라우드(원격 서버)의 성능 효율을 높이는 역할을 한다. MS는 내년 초부터 데이터센터에 자체 AI 반도체와 CPU를 순차적으로 적용하기로 했다.

MS가 AI 반도체 개발에 나선 가장 큰 이유는 최근 들어 제품 공급이 수요를 따라오지 못하면서 비용 부담도 갈수록 높아지고 있기 때문이다. 챗GPT 열풍 등으로 생성형 AI 서비스가 빠르게 확산하면서 더 많은 AI 반도체가 필요하게 된 것이다. 미국 CNBC에 따르면 엔비디아의 고성능 GPU ‘H100’의 가격은 개당 최대 4만 달러(약 5200만 원)다. 최고 수준의 서버를 구축해 생성형 AI 서비스를 제공하려면 GPU가 수천 개 필요하다. 엔비디아는 전 세계 GPU 시장의 90% 이상을 점유하며 AI 반도체 가격을 사실상 좌지우지하고 있다.

다른 빅테크는 엔비디아의 시장 독주에 따른 AI 반도체 공급 부족과 가격 인상에 대비해 자체 개발을 추진해 왔다. 구글은 8일 자체 최신 AI 반도체 ‘TPU v5e’를 스타트업 앤스로픽의 LLM ‘클로드’에 적용한다고 발표했다. 구글은 MS와 동맹 관계인 오픈AI 대신 앤스로픽에 대규모로 투자하며 밀접하게 협업하고 있다. 아마존도 클라우드 계열사인 AWS를 통해 2013년부터 자체 AI 반도체를 선보이고 있다.

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빅테크는 엔비디아 등 범용 AI 반도체보다 자체 개발한 제품을 활용하는 것이 더 효율적이라고 판단하고 있다. 반도체 설계가 미세하게 달라져도 전력 소모량과 데이터 처리 속도에서 큰 차이를 보인다. MS 등은 각 사가 보유한 AI 서비스에 최적화된 ‘맞춤형’ 반도체를 설계해 전력 소모량을 낮추고 데이터 처리 속도를 높이는 것을 목표로 하고 있다. 브라이언 해리 MS 기술 펠로는 “반도체 설계부터 서비스까지 ‘수직 통합(Vertical integration)’으로 AI 성능과 효율성을 크게 높일 수 있다”고 말했다.

국내 업계에선 MS와 구글 등 빅테크의 AI 반도체 자체 개발 경쟁이 단기적으로 새로운 기회로 이어질 것이란 분석이 나오고 있다. 다만 장기적으로 빅테크가 반도체 생산 역량까지 갖추게 되면 한국 기업에는 큰 위협이 될 수 있다.

LLM을 학습시키고 AI 서비스를 제공하려면 삼성전자와 SK하이닉스가 생산하는 고대역폭메모리(HBM) 등 메모리 반도체도 함께 장착돼야 한다. 현재 글로벌 HBM 시장에서 1위 사업자는 SK하이닉스로 50%의 점유율을 차지하고 있다. 2위 삼성전자가 40%의 점유율로 뒤를 잇고 있다. 마이크론의 점유율은 10% 수준으로 한국 반도체 기업과 격차가 크다.

D램을 수직으로 쌓은 HBM은 구조가 복잡해 만들기 어렵지만 성능이 기존보다 대폭 개선됐고 전력 소비량이 비교적 적다. 자료 연산과 저장을 쉴 새 없이 반복하는 AI 서비스에 필수적인 제품이다.

아울러 빅테크가 자체 개발한 AI 반도체의 대규모 생산은 삼성전자 같은 파운드리(반도체 위탁 생산) 업체에 맡길 가능성이 높다. 글로벌 파운드리 시장 2위(점유율 11.7%)인 삼성전자가 빅테크의 AI 반도체 생산 수주를 따내면 1위 TSMC를 추격할 발판이 될 것이라는 전망도 있다.

MS의 연례 행사 이그나이트는 17일까지 진행된다. 이번 행사를 통해 MS는 최신 AI 기술과 서비스, 정책 등 총 100여 개를 발표한다. MS에 따르면 현장엔 4500여 명의 개발자와 AI 전문가 등이 참석하고 온라인으로는 17만5000여 명이 사전 등록을 마쳤다.

AI 기술을 통해 자동으로 문서를 작성하거나 요약할 수 있는 MS의 ‘코파일럿’(부조종사)은 다음 달 1일부터 웹브라우저 ‘엣지’와 운영체제(OS) ‘윈도’에서 모든 이용자들이 쓸 수 있도록 공개하기로 했다.

지민구 기자 warum@donga.com
홍석호 기자 will@donga.com