최근 인공지능(AI)이 반도체 업계의 매력적인 시장으로 부상하고 있습니다. 구글, 애플, 페이스북, 아마존, 바이두, 텐센트, 알리바바 등 세계적인 정보기술(IT)업체들이 모두 AI 시스템에 막대한 투자를 하고 있기 때문인데요. 반도체 업계 고위 관계자는 “사물인터넷(IoT) 시장은 값이 싼 반도체가 많이 필요한 반면, AI 업체들은 값이 비싸도 최고급 최고성능을 내는 반도체를 필요로 한다”며 “반도체 업체들이 AI 시장을 겨냥한 칩들을 집중 개발하고 있다”고 말하고 있습니다. AI 시장에 도화선을 그은 기술과 AI 업계가 원하는 최고 성능의 반도체는 어떤 것인지 알아보도록 하겠습니다.

AI 업계에 불을 붙인 GPU

AI가 업계의 화두로 떠오른 건 엔비디아가 지난해 폭풍 성장을 한 것이 직접적 계기가 되었습니다. 엔비디아는 2016년 매출이 69억 1000만 달러로 전년에 비해 37.9%, 영업이익은 19억 3400만 달러로 158.9% 급증했는데요. 이는 주력제품인 그래픽처리장치(GPU)가 AI용 서버에 집중적으로 채용되면서 수만 달러의 고가의 제품임에도 불티난 듯 팔렸기 때문이죠.

5년 전만 해도 엔비디아에 대한 관심은 이렇게 크지 않았는데요. 엔비디아의 GPU는 게임이나 영상편집 등 멀티미디어 작업에서 그래픽을 빨리 처리하기 위해 CPU를 보조하는 부품이었습니다.

그랬던 GPU가 AI 혁명의 총아로 각광받기 시작한 건 2010년부터입니다. AI 분야 석학인 앤드루 응 스탠퍼드대 교수는 12개의 GPU가 무려 2,000개의 CPU에 맞먹는 딥 러닝 성능을 발휘한다는 사실을 발견한 것인데요. 딥 러닝은 인간 신경망 구조를 본뜬 기계학습(머신러닝)의 일종으로 컴퓨터가 스스로 문제 해결 방법을 찾아내는 기술을 말합니다.

GPU는 2012년 열린 소프트웨어로 사진을 인식해 사물이나 배경이 무엇인지 맞히는 프로그래밍대회인 ‘이미지넷 대회’에서 놀라운 성능을 내면서 GPU는 인공지능 학계의 ‘스타’가 되었습니다. 당시 토론토대 박사과정을 밟고 있던 알렉스 크리제브스키(현 구글 머신러닝팀 엔지니어)는 사진인식 프로그램에 처음으로 GPU를 이용해 ‘마의 장벽’으로 여겨지던 인식률 80%를 넘기면서 학계를 뒤흔들었죠. 이후 AI를 연구하려는 사람들은 모두 엔비디아 GPU로 몰려들었습니다.

지난해 이세돌 9단을 꺾은 구글 딥마인드의 AI 컴퓨터 ‘알파고’를 만드는 데에도 CPU 1,202개와 더불어 176개의 GPU가 들어갔습니다. 미국 유명 과학잡지 포퓰러사이언스는 지난해 GPU를 소개하는 기사에서 “GPU는 현대 AI 기술을 완성할 핵심 전력”이라고 쓸 정도였죠.

▲CPU(왼쪽)과 GPU(오른쪽) 구조를 나타낸 개념도

이렇듯 GPU가 AI에 강한 것은 방대한 양의 정보를 한꺼번에 처리할 수 있어서 입니다. CPU는 직렬처리 방식(한 가지 작업을 마친 뒤 다음 작업을 처리)에 최적화된 1~8개의 코어로 구성되어 있어 명령어가 입력된 순서대로 순차적으로 데이터를 처리하는데요. 구조상 수많은 정보가 한꺼번에 들어오면 병목현상이 생기기 때문에 비효율적입니다. 반면 GPU는 수백에서 수천 개의 코어가 들어가 있어 대량의 데이터를 너끈히 처리할 수 있습니다.

예를 들어 점을 하나씩 찍는 방식으로 그림을 그린다면 CPU는 붓을 움직이는 속도는 빠르지만 한 번에 한 개의 점만 찍을 수 있어 그림 하나를 완성하려면 많은 시간이 걸립니다. 하지만 GPU는 손놀림은 느리지만 한꺼번에 수천 개의 붓을 동시에 쥐고 있어 붓질 한 번에 그림을 완성할 수 있는 것과 같은 원리입니다.

고속성장하고 있는 AI 기술

엔비디아는 지속적으로 GPU를 AI에 맞춰 개발하기 시작했고, 지난 3년간 50배 이상 성능을 높였습니다. 향후 몇 년 내에 10배 이상 더 빠르게 만들겠다는 게 엔비디아의 계획인데요. 지난해 4월에는 20억 달러를 투자해 칩 1개에 1,500억개의 트랜지스터가 들어간 최첨단 GPU인 테슬라 P100 칩을 개발하고 이 칩을 응용한 시스템을 선보였습니다.

DGX-1이라고 명명된 이 시스템은 8개의 테슬라 P100 GPU를 채용해 종전 엔비디아의 최고 시스템에 비해 머신러닝 기능이 12배 빨라졌는데요. 가격은 무려 12만 9,000달러, 칩 1개가 1만 6,125달러에 달하는 셈이죠. 젠슨황 최고경영자(CEO)는 DGX-1 시스템을 “야수같은 머신”이라고 불렀습니다.

고가의 가격임에도 불구하고 이 시스템은 날개 돋친 듯 팔려나가고 있습니다. MIT와 스탠퍼드, 버클리 등의 AI 과학자들이 먼저 사들였고 구글, 아마존, 페이스북 등도 이 시스템을 채용한 것으로 전해졌죠. 현재 바이두, 구글, 페이스북, 마이크로소프드 등은 모두 딥러닝에 엔비디아 GPU를 사용하고 있는데요. 지난 2년간 딥러닝 시스템에 엔비디아 GPU를 쓰는 회사는 3,400개로 35배 이상 늘어났습니다. 본격적으로 AI가 확산되며 자율주행차, 건강관리부터 자율주행, 금융서비스 기업 등으로 고객들이 확대되고 있기 때문이죠.

테슬라는 자사의 모든 자율주행차에 엔비디아 GPU를 이용하겠다고 지난해 발표했습니다. 자율주행 차량은 지속적으로 주변 상황에 관한 정보를 수집하고 많은 양의 데이터를 빠르게 분석해 판단을 내려야 하기 때문에 GPU의 사용이 필수적이기 때문이죠.

AI 시장을 정조준한 반도체 업계의 흐름

시장조사업체 IDC는 세계 인공지능 시스템 시장 규모가 지난해 80억 달러에서 2020년 470억 달러(약 53조 6,740억원)로 늘어날 것으로 추산했는데요. AI 시장은 이처럼 급성장하고 있습니다. 이 때문에 반도체 업계는 AI용 반도체 제품을 잇따라 쏟아내고 있죠.

SK하이닉스도 지난해 10월 스탠퍼드대와 뉴로모픽(Neuromorphic, 뇌신경 모방)칩 연구개발협약을 맺고 AI 시장을 정조준 했습니다. 사람 뇌의 사고과정을 모방한 뉴로모픽 아키텍처는 GPU와 FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)를 기반으로 개발된 반도체인데요. 기계가 쉽게 인식하기 어려운 비정형적인 문자와 이미지, 음성, 영상 등의 데이터도 효율적으로 처리할 수 있죠. 인간의 뇌처럼 적은 에너지로도 기억과 연산을 동시에 처리하는 저전력 고성능 반도체를 만들겠다는 계획입니다.

삼성전자도 D램과 낸드플래시를 조합해 일반 SSD보다 속도를 대폭 높인 Z-SSD를 판매하기 시작했습니다. 이 제품 또한 AI용 서버를 겨냥하고 있죠. 구글은 최근 자체 개발한 머신러닝 프로세서인 TPU(Tensor Processing Unit)가 시판중인 엔비디아 GPU와 인텔 CPU에 비해 15배에서 30배까지 빠르다고 발표했습니다. 머신러닝과 구글의 머신러닝 개발 프레임워크인 텐서플로 용으로 개발된 TPU는 2015년부터 구글 데이터센터들에서 사용돼 왔는데요. TPU는 전통적인 프로세서에 비해 에너지 효율성도 높은 것으로 나타났습니다.

인텔은 지난달 ‘3D 크로스포인트’란 뉴메모리로 만든 옵테인 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 내놓았습니다. 기존 낸드플래시로 만든 SSD보다 작업량에 따라 2.5배에서 최대 77배까지 빠른데요. 평균적으로는 7배의 성능을 낼 수 있습니다. 인텔은 이 제품이 AI와 머신러닝에 적합하다고 밝혔습니다.

GPU로 인해 불붙은 AI업계는 AI에 대한 기대와 활용도가 점점 커져가면서 급성장하고 있습니다. 급격하게 커지고 있는 AI용 반도체 시장에 발맞춰 반도체 업계의 불꽃 튀는 경쟁 또한 예상되는데요. 이런 변화 속에서도 한국의 반도체 업체들이 메모리 반도체 시장을 정복했듯이 좋은 결과를 냈으면 합니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

낸드플래시로 만드는 솔리드스테이트드라이브(SSD)가 하드디스크를 제치고 저장장치의 대세가 되고 있습니다. 이런 SSD의 경쟁력은 낸드플래시 자체의 성능에도 기반하지만, 낸드와 함께 SSD를 이루는 컨트롤러 기술에 많은 부분을 의존하고 있지요. 컨트롤러는 낸드플래시 메모리를 활용한 각종 저장용 장치에 설치돼 두뇌 역할을 하는 시스템 반도체를 말합니다. 자료 처리 순서 등을 정하기 때문에 낸드의 안정성과 속도 향상 등에 중요한 역할을 하지요. 오늘은 컨트롤러에 대해서 좀 더 자세히 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

SSD의 핵심이 되는 컨트롤러 기술

2011년 7월 유튜브에는 ‘맥북에어라고 속도가 다 똑같지는 않아요(Some MacBook Airs Have Slower SSDs Than Others)’란 제목의 동영상이 올라왔습니다. 이 영상은 똑같은 맥북에어 2대를 놓고 속도 차가 있음을 보여줬는데요. 빠른 제품은 쓰기와 읽기 속도는 각각 초당 250메가바이트(MB)와 265MB였지만 느린 제품은 각각 155MB와 210MB에 그쳤습니다.

원인은 하드디스크드라이브(HDD)를 대체하는 솔리드스테이트드라이브(SSD) 였습니다. 이 유튜브 동영상을 올린 맥북에어 사용자가 제품 분해를 통해 각각 다른 회사의 SSD를 사용하고 있다고 밝힌 것이지요.

왜 회사마다 제품의 속도가 달랐을까요? 그 답은 바로 ‘컨트롤러 기술의 차이’입니다. SSD는 낸드플래시로 만드는 저장장치지만 단순히 낸드플래시를 조립한 제품이 아니라 컨트롤러라는 일종의 시스템반도체를 붙여 만들기 때문인데요. 이런 컨트롤러는 자료처리순서를 정하는 등 SSD의 두뇌 역할을 합니다.

이 컨트롤러를 만드는 기술에서 차이가 난 것이지요. 좀 더 쉽게 설명해보도록 할까요? 낸드가 책을 꽂아놓는 서재라면 컨트롤러는 어떤 책을 언제 어디에 넣고 끄집어낼지를 결정하는 사서 같은 역할을 합니다. 또 에러•불량섹터를 막아줘 제품 수명을 연장해주고, 셀 간 간섭현상을 줄이는 신호처리 등도 맡습니다. 컨트롤러는 SSD뿐만 아니라 스마트폰이나 디지털카메라, 메모리카드 등에 장착되는 임베디드멀티미디어카드(eMMC) 등 낸드플래시 메모리로 만드는 솔루션들에 모두 탑재됩니다.

스마트폰 확산 후 일어난 반도체 업계의 변화

과거 낸드플래시는 단품 위주로 팔려 USB, 메모리카드 등에 쓰였습니다. 시장 가격은 수요에 따라 출렁였습니다. 하지만 스마트폰 확산 이후 SSD, eMMC 등 컨트롤러를 탑재한 고부가가치 솔루션 제품이 시장을 이끌고 있습니다. 업계 관계자는 “지난 몇 년간 스마트폰, 태블릿PC 등 모바일기기와 클라우드 확산으로 낸드플래시 시장이 급변해왔다”며 “과거엔 USB 메모리카드 등에 사용되는 단품 중심이었는데 최근엔 컨트롤러를 탑재한 고부가가치 솔루션 제품이 시장을 주도하고 있다”고 설명했습니다.

반도체 업계 입장에서도 솔루션 제품 확대가 유리합니다. 컨트롤러가 없는 낸드플래시 단품을 팔기보다 솔루션 제품을 파는 게 부가가치가 높으며, SSD 등을 만들어 장기 공급 형태로 공급하는 게 수요도 안정적이라는 이유에서이지요.

▲ 낸드 플래시 시장 점유율

SSD가 부상하기 전인 2010년까진 마벨 샌드포스 어노비트 인디링스 등 전문 팹리스(팹이 없는 시스템반도체 설계회사)들이 컨트롤러를 만들어 반도체 회사나 저장장치 회사에 납품했습니다. 그러나 SSD 수요가 급팽창하면서 ‘게임의 법칙’이 달라졌습니다.

시장조사업체 IHS에 따르면 전 세계 SSD 시장 규모는 지난해 141억1,200만달러(약 17조원)에서 연평균 6% 성장해 2020년 188억6,500만달러(약 22조원)를 기록할 것으로 전망되는데요. 이처럼 급성장하는 시장에서 컨트롤러 기술이 경쟁력을 좌우하는 요소로 부상하면서 씨게이트 샌디스크 등 기존에 저장장치를 만들던 업체뿐 아니라 메모리업계 강자인 SK하이닉스, 삼성전자, 인텔, 도시바, 마이크론 등 업계는 기술 확보 전쟁을 벌이기 시작했습니다. 낸드플래시의 성능은 대체로 비슷하기 때문입니다.

2011년 3월 미국의 저장장치 업체인 OCZ가 한국 인디링스를 인수했고, LSI는 업계 2위권이던 샌드포스를 사들였습니다. 미국 마이크론도 2011년 스토리지제네틱스를 사들였습니다. 이 전쟁에 불을 붙인 건 다름아닌 애플입니다. 애플은 그해 12월 이스라엘 아노비트를 인수했습니다.

이노비트는 아이폰과 아이패드, 맥북에어 등에 쓰이는 컨트롤러를 주로 만들던 회사인데요. 2006년 설립된 이 회사를 인수하기 위해 애플이 쓴 돈은 무려 5억달러에 달해 많은 이들을 놀라게 했습니다.

컨트롤러 기술 확보를 위한 IT업체의 흐름

샌드포스와 아노비트가 팔리자, 업계에선 “자체 개발하지 않으면 컨트롤러를 쓸 수 없겠다”는 우려가 나왔습니다. 아노비트와 협력해 플래시카드 등을 만들어온 SK하이닉스는 매물을 찾아나섰고, 2012년 6월 업계 4위권이던 미국 LAMD사를 2,870억원에 인수했습니다. 또 플래시 솔루션 디자인 센터를 만들고, 2013년 대만 이노스터의 eMMC 컨트롤러사업부를 인수하는 등 대규모 투자를 했습니다.

▲ SSD 업계의 인수전

컨트롤러 업체의 씨가 마르자 도시바는 2013년 말 파산해 매물로 나온 OCZ를 인수하면서 자연스럽게 컨트롤러 기술을 확보했습니다. HDD의 강자 씨게이트는 지난 2014년 LSI로부터 플래시사업부(옛 샌드포스)를 다시 사들였지요. 삼성전자는 2000년대 초부터 자체 컨트롤러 기술에 투자해 현재 1,000명이 넘는 인력이 컨트롤러만 개발하고 있을 정도입니다.

이들은 컨트롤러뿐 아니라 펌웨어 업체들도 사들이고 있습니다. 펌웨어는 컨트롤러에 내장되는 소프트웨어를 말하는데요. 2012년 12월 삼성전자가 인수했던 미국 엔벨로, 최근 SK하이닉스가 사들인 벨라루스의 소프텍 등이 대표적입니다.

이 모두 컨트롤러 관련 기술 확보를 위한 인수•합병(M&A) 사례입니다. SK하이닉스는 작년부터 씨게이트와 SSD 관련 합작사 설립을 협의중인데요. 합작 목적 중의 하나도 씨게이트가 보유한 컨트롤러와 펌웨어 관련 기술 확보인 것으로 알려지고 있습니다.

국내 반도체 업계는 그동안 D램에 이어 낸드플래시 시장을 이끌어왔습니다. 이들 업계가 관련 컨트롤러와 펌웨어 기술까지 세계 최고 수준으로 높여 급성장하는 미래가 기대되는 이유인데요. 앞으로도 SSD 등 낸드플래시 솔루션 시장을 국내 반도체 업계가 주도했으면 하는 바람입니다.

* 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

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일본 도시바는 원전사업에서의 막대한 손실로 인해 메모리사업을 매각하기로 하고 이달 말까지 입찰을 진행중입니다. 도시바는 낸드플래시를 개발해낸 원조 업체로도 유명한데요. 이에 따라 도시바와 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 등 4개사로 재편돼 과점 중인 낸드플래시 산업에 변화를 몰고올 가능성이 커지고 있습니다. 안그래도 성장성이 높은 낸드플래시 산업은 중국 칭화유니, 미국 인텔 등이 속속 뛰어들며 치킨게임 가능성이 높아지고 있는 상황이었는데요. 앞으로 어떻게 메모리업계가 변화하게 될까요? 오늘은 도시바의 반도체사업 매각에 관한 이야기를 해보도록 하겠습니다.

초대형 인수합병이 메모리 반도체 시장을 흔들다

30년간 지속되어온 세계 메모리 반도체 업계의 치킨게임은 2012년 일본 엘피다의 파산으로 끝났습니다. D램 생산업체는 SK하이닉스, 삼성전자, 미국의 마이크론 등 3개 대형 업체가 남았고 낸드플래시 업체는 이들 3개사에 일본 도시바를 더한 4개 회사로 압축됐습니다.

도시바가 낸드플래시만 생산하면서도 살아남은 건 1987년 가장 먼저 낸드플래시를 개발하고 상용화한 회사로 각종 지적재산권(IP)을 갖고 있어서입니다. 시장조사업체 IHS에 따르면 지난해 3분기 낸드플래시 시장 점유율은 삼성전자 36.6%, 도시바 19.8%, 웨스턴디지털 17.1%, SK하이닉스 10.4%, 마이크론 9.8% 순이었습니다. 도시바의 점유율과 합작사인 웨스턴디지털의 점유율을 더하면 1위인 삼성전자와 비슷합니다.

이런 도시바의 반도체 사업이 매물로 나와 메모리 반도체 시장을 흔들고 있습니다. 도시바가 원자력건설 사업에서 천문적학인 적자를 내면서 ‘캐시카우’인 낸드플래시 사업을 팔아야만 하는 처지에 몰린 겁니다. 당초 도시바는 반도체 사업의 경영권을 지키기 위해 분사한 뒤 지분 19.9%만 매각할 계획이었습니다. 하지만 지난 달 원자력건설 사업의 손실 규모가 예상보다 훨씬 더 크게 나오면서 아예 경영권까지 넘기지 않으면 안 될 지경이 됐습니다.

| 도시바의 반도체 사업

도시바는 2월 3일부터 경영권을 포함한 지분 전체를 대상으로 매각 입찰을 진행중입니다. 이달 말까지 인수의향서를 받아 6월 우선협상대상자를 발표한 뒤 내년 3월 매각을 마무리지을 계획입니다. 도시바의 반도체사업을 몽땅 사려면 1조5000억∼2조엔(약 20조원)이 필요할 것으로 추산됩니다.

낸드플래시 세계 2위인 도시바 반도체사업 매각은 지난 5년간 과점 체제로 유지되어온 메모리 반도체 시장을 송두리째 뒤흔들 초대형 인수합병(M&A) 딜입니다. 벌써부터 세계 10여개 업체가 인수의향서를 낼 것으로 예상되고 있습니다. 도시바가 지난 몇 년간 반도체 사업에서 1조원 이상의 영업이익을 올려온데다, 낸드플래시 시장은 클라우드 서비스 확대, 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 등의 확산 등에 입힘어 매년 35~40% 이상 커지고 있기 때문입니다.

인수 후보들의 치열한 경쟁 양상

낸드 시장 점유율

자료)IHS

인수 후보로는 미국의 웨스턴디지털과 마이크론, 대만의 훙하이와 세계 최대 파운드리(반도체 수탁생산)업체인 TSMC, 한국의 SK하이닉스, 중국의 칭화유니 등이 꼽힙니다. 애플과 마이크로소프트(MS), 인텔 등도 인수 후보로 거론되지만 입찰엔 나설 가능성은 낮아보입니다.

인수 결과를 예상하기는 쉽지 않습니다. 웨스턴디지털과 마이크론, SK하이닉스 등 기존 낸드플래시 사업자들은 사업 시너지 등에서 강점이 있지만 20조원이 넘는 인수대금을 확보하기가 어려워 보입니다. 웨스턴디지털과 마이크론 등은 인수 후보 중 재무상태가 가장 나쁩니다.

SK하이닉스는 향후 총 46조원을 투자해 3개의 신규 공장을 구축하기로 한 상황입니다. 게다가 SK하이닉스, 마이크론 등이 도시바를 사들이려면 세계 각국의 반독점 심사를 받아야 합니다. 동종업계 상위 사업자간 M&A는 경쟁 저하로 이어질 수 있어 승인받기가 쉽지 않을 수 있습니다.

중국 정부를 등에 업은 칭화유니는 자금 조달에선 유리한 것으로 평가됩니다. 지난해 신규 반도체 공장 세 곳을 짓는 데만 84조원을 쓰겠다는 계획을 발표하기도 했습니다. 하지만 중국의 추격을 견제하려는 일본 정부를 설득하기가 쉽지 않을 전망입니다. TSMC 훙하이 등 대만 업체도 마찬가지입니다. 지난해 말 13조원의 잉여현금이 있는 훙하이와 매년 10조원 이상 영업이익을 내고 있는 TSMC는 인수 여력을 갖고 있습니다. 또 각국 경쟁당국의 승인을 얻기도 쉽습니다. 훙하이는 반도체사업을 갖고 있지 않고 TSMC는 파운드리 사업만 하고 있기 때문입니다.

하지만 일본 내에서 도시바 기술 유출 경계론이 커지면서 이들의 인수 가능성은 낮아진 것으로 추정됩니다. 일본 경제산업성 관료는 최근 “샤프는 대만 훙하이의 인수를 허용했지만, 도시바는 전혀 다른 물건”이라며 훙하이나 중국 기업에 팔지 않겠다는 뜻을 밝혔습니다. 일본의 ‘외환 및 대외 무역법(Foreign Exchange and Foreign Trade Act)’에는 국가 안보와 관련된 핵심 기술을 가진 기업을 인수하려는 외국 기업은 사전에 허가를 받아야 한다는 규정이 있습니다. 일본 정부가 이를 활용해 매각에 개입할 수 있다는 얘기입니다.

또 일본의 정부계 은행인 일본정책투자은행은 최근 기술 유출을 막기 위해 민관 합작 펀드인 산업혁신기구(INCJ) 등과 합작해 도시바에서 분사될 반도체 사업에 일부 출자하는 방안을 검토 중인 것으로 알려졌습니다.

도시바 매각이 세계 낸드플래시 시장에 미칠 영향

만약 SK하이닉스 마이크론 등 기존 낸드플래시 생산업체가 인수하면 시장 전체엔 큰 변화가 없을 것으로 관측됩니다. 오히려 생산업체가 4곳에서 3곳으로 줄면서 독과점이 강화돼 업계 전체에 이득이 될 수 있는 것으로 평가됩니다. 웨스턴디지털이 인수할 경우 변화는 없겠지만요.

하지만 만의 하나 중국, 대만 업체가 도시바를 산다면 사정이 달라집니다. 자금 조달에 어려움을 겪어온 도시바를 대신해 신규 경쟁자가 시장에 진입해 공격적 투자를 할 수 있어서입니다. 안그래도 지난 몇 년 새 낸드플래시 시장엔 칭화유니, 인텔 등이 새로 뛰어들면서 향후 치킨게임이 재발될 가능성이 커지고 있는 상황입니다.

특히 칭화유니가 인수에 성공하면 5년 이상 벌어진 것으로 평가되는 한국 반도체 업체와의 기술 격차를 크게 좁힐 수 있습니다. 또 막강한 기술력과 자금력을 갖춘 TSMC가 도시바를 인수해 메모리 사업까지 진출해도 한국에 큰 위협이 될 수 있습니다.

도시바의 반도체 사업을 누가 인수하든 메모리 업계의 변화는 불가피합니다. 메모리 반도체는 한국의 명운을 쥔 산업입니다. 국내 업계는 변화 가능성을 주시하고 잘 대응해야하겠습니다.

* 본 기사는 기고가의 주관적 견해로, SK하이닉스의 공식입장과는 무관합니다.
* 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

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메모리 반도체 업계의 실적이 치솟고 있습니다. 메모리, 특히 D램 값이 계속 오르면서 이른바 ‘슈퍼 호황’을 맞았기 때문입니다. 클라우드 사물인터넷(IoT) 인공지능 등의 확대로 메모리 반도체 수요가 늘고 있어 중장기적인 ‘메모리 슈퍼 사이클’이 시작됐다는 관측까지 나오고 있습니다. 오늘은 이 같은 슈퍼 호황의 원인을 분석해보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

메모리 치킨게임의 종결

지난해 하반기부터 D램 낸드플래시 등 메모리 반도체 가격이 치솟고 있는데요. 시장조사업체 D램익스체인지에 따르면 D램 DDR4 4Gb(512Mx8, 2133MHz)의 값은 지난해 6월말 1.31달러에서 작년 말 1.94달러로 올랐습니다. 낸드는 64Gb(8Gx8, MLC) 값이 작년 5월말 2.02달러에서 작년 말 2.72 달러까지 상승했습니다. D램익스체인지는 “PC D램은 1분기에도 30% 추가 상승이 예상된다”며 “비수기인 1분기 기준으로는 역대 최고 상승률을 기록하게 될 것”이라고 내다봤습니다. PC D램만이 아닙니다. 서버 D램은 이번 분기 20~25%, 모바일 D램 값도 10~15% 상승할 것으로 전망되고 있습니다.

원래 반도체 값은 매년 30% 이상 떨어져왔습니다. 메모리 반도체 업계는 공정미세화를 통해 그 이상 생산량을 늘림으로써 이익을 지켜왔습니다. 예를 들어 21나노미터(㎚) 공정을 18㎚ 공정으로 바꾸면 한 장의 웨이퍼에서 생산되는 반도체 수가 30% 가량 증가합니다. 또 회로폭이 줄면서 전자 이동이 빨라져 성능도 좋아지고 전기 소모도 줄어듭니다. 그렇게되면 더 비싼 값을 받을 수 있습니다.

하지만 2012년부터 이런 업계의 패러다임이 바뀌었습니다. 일본 엘파다가 파산하면서 미국 마이크론에 인수돼 30년간의 메모리 치킨게임이 종결된 게 배경입니다. 90년대 10여개가 훌쩍 넘었던 업체들이 정리되고 D램 업계엔 삼성전자 SK하이닉스 마이크론 3곳이, 낸드 업계에는 일본 도시바까지 4개 회사가 남게됐습니다.

그 전까지는 경쟁사에 앞서 기술을 개발하고 투자해 다른 회사보다 많은 이익을 차지하는 게 관건이었습니다. 하지만 치킨게임에서 살아남은 업체들은 그 전처럼 무리하게 투자할 필요가 없어졌습니다. 무리한 투자보다 수익성을 극대화하는 전략을 취하고 있는 겁니다. 실제 D램의 경우 2010년 이후 공장 신설은 삼성전자가 2011년 화성 16라인, 2014년 화성 17라인 등 2개, SK하이닉스가 2015년 이천 M14 라인을 지은 게 전부입니다.

공정미세화 기술 난이도 가증

이는 수요와도 관계가 있습니다. D램 시장의 수요는 매년 15~20% 증가하고 있습니다. 연평균 40%씩 성장하는 낸드에 비해서는 성장률이 낮습니다. 업계 관계자는 “10~20%대 증가율이라면 증설보다는 공정 미세화로 소화할 수 있는 수준”이라고 설명했습니다. 하지만 공정 미세화도 힘들어졌습니다. 10㎚대로 미세공정 기술이 진입하며 개발 속도가 확연히 더뎌졌습니다. SK하이닉스의 경우 몇 년 전까지 D램 다음 공정 개발기간이 통상 1년이었지만 25㎚에서 21㎚로 넘어갈 땐 약 2년이 걸렸습니다. 그만큼 난이도가 높아져서입니다. 공정 미세화가 느려지면 생산량 증가 속도도 떨어질 수밖에 없습니다.

게다가 투자비용도 눈덩이처럼 불어나고 있습니다. 10년 전에는 5조원 이면 새 공장을 지었지만 최근 신설되는 공장엔 최소 15조원이 투입되고 있습니다. 공정이 미세화되며 점점 더 많은 장비와 공정이 필요해서입니다. 업계에선 D램은 이제 추가로 투자해봐야 실익이 많지 않다고 보고 있습니다.

미국 마이크론이 기술 개발에서 뒤처지고 있는 것도 한국 메모리 업계가 무리한 투자를 자제하는 배경입니다. 마이크론은 10㎚대 D램을 아직 개발하지 못하고 있고, 3차원(3D) 낸드 개발도 늦은 편입니다. 미국 기업인 마이크론이 무너지면 호시탐탐 기술을 노리고 있는 중국 칭화유니그룹에 인수되거나 새로 메모리 산업에 뛰어든 미국 인텔에 팔릴 수 있습니다. 더 무서운 경쟁자가 생길 수 있다는 얘기입니다. 또 메모리 업계에 한국 기업만 살아남게된다면 미국 중국 등 세계 각국으로부터 반독점 압박을 받을 수도 있습니다.

메모리 반도체 수요의 확대

기본적으로 수요쪽 요인도 있습니다. D램 업계는 PC 수요가 계속 들어들 것으로 보고 PC D램 생산을 줄여오고 있습니다. 하지만 작년 하반기 윈도우 10 출시(윈도우 XP 지원 중단) 효과 등으로 노트북 수요가 조금 늘었습니다. PC D램 값이 급상승한 이유입니다.

또 삼성전자의 스마트폰 갤럭시노트7이 발화 사태로 작년 10월 단종되자 화웨이 오포 비보 등 중국 스마트폰 업체들은 삼성의 공백을 노리고 대대적으로 신제품 생산에 뛰어들었습니다. 이 때문에 모바일 D램 값도 강세를 유지하고 있습니다. 스마트폰 1대에 들어가는 D램 용량도 2~3년전 1~2기가바이트(GB)에서 최근 8GB까지 늘어났습니다. 클라우드 서비스의 확대로 서버 D램은 없어서 못 팔 정도입니다.

낸드는 저장장치인 하드디스크드라이브(HDD)가 솔리드스테이트드라이브(SSD)로 급격히 대체되면서 수요가 매년 40% 안팎으로 급성장하고 있습니다. SSD는 2015년 기준 낸드 수요의 40%를 차지했는데, 그 비중은 더욱 커지고 있습니다. PC, 스마트폰에 탑재되는 낸드 용량도 매년 급속히 커지고 있죠. 삼성전자가 평택에 15조원을 투자해 내년 6월부터 3D낸드 공장을 가동하고, SK하이닉스도 이달 청주에 15조원 이상을 들여 새로운 3차원(3D) 낸드 공장을 새로 짓겠다고 밝힌 이유입니다. 우리 업계뿐 아니라 일본 도시바와 미국 마이크론도 3D 낸드 공장을 짓고 있습니다. 중국 칭화유니그룹도 지난 달부터 우한에 240억 달러, 난징에 300억 달러 등 막대한 돈을 투입해 3D 낸드 공장을 건설하기 시작했습니다.

중장기적인 수요 전망도 견조합니다. 클라우드와 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 빅데이터 스마트카 등의 시장이 확대되면서 메모리 수요가 점점 늘어나고 있습니다. 업계에선 ‘메모리 시장은 장기 호황 국면에 접어들었다’고 진단하고 있습니다. 이는 실적으로도 드러나고 있습니다.

미국 마이크론은 지난 달 21일(현지시간) 지난 분기(8~11월) 전분기보다 23% 증가한 39억7000만 달러의 매출과 1억8000만 달러의 순이익을 올렸다고 밝혔습니다. 직전 분기 1억7000만 달러 적자에서 흑자 전환한 것입니다. 마크 던컨 최고경영자(CEO)는 D램과 낸드 판매량이 각각 18, 26% 늘었고 D램 평균 판매가는 5% 증가했다고 설명했습니다. 증권업계는 삼성전자가 올해 반도체 사업에서만 영업이익 19조원 가량을 거둘 것으로 예상하고 있습니다. 작년 13조원 수준보다 50% 가까이 증가하는 겁니다. 지난해 3조원대을 거둔 SK하이닉스도 올해 6조원을 넘는 영업이익을 올릴 것으로 관측되고 있습니다.

앞서 설명한 메모리 반도체 호황은 당분간 이어질 가능성이 높을 것으로 예상됩니다. 이에 따라 메모리 업계를 이끄는 SK하이닉스, 삼성전자 등 한국 회사들이 메모리 기술 발전을 주도하면서 오랜만에 찾아온 메모리 슈퍼호황을 지속시켜가기를 기대합니다. 또 창출된 많은 이익을 기반으로 뛰어난 성능의 새로운 메모리를 만들어 글로벌 정보기술(IT) 업계에 제공함으로써 클라우드, IoT, AI, 빅데이터, 스마트카 등 혁신을 더욱 앞당겼으면 합니다.

* 본 기사는 기고가의 주관적 견해로, SK하이닉스의 공식입장과는 무관합니다.
* 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

유니버셜 플래시 스토리지(Universal Flash Storage)의 약자인 UFS는 IT기기에 탑재되어 데이터를 저장하는 낸드플래시 솔루션 제품 중 하나입니다. JEDEC의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 제품을 말합니다. UFS는 스마트폰 내장 메모리카드 규격의 표준으로 사용되는 eMMC에 비해 속도는 빠르고 전력소모는 적다는 강점이 있습니다. 오늘은 eMMC를 대체할 차세대 스토리지인 UFS 에 대해서 알아보고, 앞으로 어떻게 활용되며 발전해 나갈 지 알아보도록 할까요?

마이크로 SD카드보다 훨씬 빠른 UFS

다들 조그만 외장메모리카드, 즉 마이크로SD 카드 하나씩은 갖고 있을 겁니다. 과거엔 비쌌지만 시간이 흐르면서 싸져 최근엔 가볍게 선물로 주고받을 수 있을 정도로 부담이 없어졌습니다. 그래서 영화나 음악, 이미지 파일 등을 많이 담아 가지고 다니죠. 하지만 속도가 느린 게 단점입니다. 그동안 멀티미디어 파일은 점점 더 해상도가 높아지며 용량이 수십 배씩 커졌지만, 마이크로SD 카드는 용량만 늘었을 뿐 속도는 많이 빨라지지 않았습니다. 2009년 마이크로SD 카드의 표준인 UHS-Ⅰ규격이 제정된 뒤 별 변화가 없었기 때문입니다.

그래서 PC, 스마트폰 등에서 마이크로SD 카드로 파일을 옮길 때 답답해하는 사람들이 많았습니다. 고해상도 DSLR 카메라로 사진을 찍을 때 사진 찍는 속도보다 이미지파일을 마이크로SD카드에 저장하는 속도가 더 느려 카메라 성능을 제한하는 일까지 생기고 있습니다. 하지만 최근 구세주가 나타났습니다. 마이크로SD 카드보다 훨씬 빠른 유니버설 플래시 스토리지(UFS. Universal Flash Storage) 카드가 등장한 겁니다. UFS는 국제반도체표준화기구(JEDEC)에서 정한 새 표준인 UFS 규격에 따라 등장한 고성능 플래시 메모리입니다. JEDEC은 2013년 9월 내장 메모리 규격으로 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 승인했고, 올 3월 이를 응용해 만든 외장 메모리카드 규격인 ‘UFS Card 1.0’를 제정했습니다.

뛰어난 속도와 전력소모량이 강점

UFS 카드는 얼마나 빠를까요? 현재 널리 사용되는 UHS-Ⅰ 규격의 보급형 마이크로 SD카드와 UFS 카드는 각각 하드디스크드라이브(HDD)와 솔리드스테이트드라이브(SSD)에 비교할 정도로 차이가 큽니다. UFS 카드는 풀HD급 영화 한편(5GB)을 읽을 때 마이크로 SD카드보다 5배 이상 빠른 10초대에 읽을 수 있습니다. 또 대용량 파일을 읽고 복사하는 ‘연속 읽기/쓰기 속도’에서 마이크로 SD카드보다 약 2배 빠른 170MB/s의 속도를 냅니다. 예를 들어 250GB 용량의 블루레이 원본 데이터를 복사할 때 마이크로SD 카드는 약 4분 30초가 걸리지만, UFS 카드는 그 절반이면 충분합니다.

사진 텍스트 등 자잘한 파일을 거듭해서 읽고 쓰는 ‘임의’ 읽기/쓰기 속도에선 UFS 카드가 보급형 마이크로SD 카드에 비해 350배 빠른 35,000 IOPS와 20배 빠른 40,000 IOPS를 냅니다. DSLR 카메라에서 24장(1120MB, JPEG 모드)의 연속 사진을 저장할 때 마이크로 SD카드는 32초(35MB/s 수준)가 필요하지만, UFS 카드는 6초 대에 저장할 수 있다는 얘기입니다.

소비전력량도 UFS 카드가 낫습니다. 마이크로SD 카드(내장 제품 기준)의 전력 소모량은 사용 환경에 따라 다르지만 최대 2.88W 수준입니다. 반면 UFS 카드는 데이터를 많이 전송하는 상황에서도 1.53W로 마이크로 SD카드의 절반 수준입니다. 기기를 사용하지 않을 때의 대기 전력도 1mW 이하로 모바일 기기에 안성맞춤입니다.

이런 뛰어난 속도와 소비전력량 덕분에 UFS 카드는 큰 인기를 끌 것으로 예상됩니다. 특히 요즘 영화는 풀 HD(1920×1080)를 넘어 초고해상도(4K UHD)로 진화하는 등 콘텐츠는 점점 더 커지고 있습니다. 4K 영화의 용량은 풀HD 같은 영화에 비해 네댓 배 많습니다. 음악 콘텐츠도 UHQ∙FLAC∙MQS 등 MP3보다 훨씬 큰 파일이 인기를 끕니다. 스마트폰 해상도가 높아지며 게임이나 애플리케이션의 용량도 불어나는 추세입니다. 이렇게 덩치 큰 콘텐츠를 병목 현상없이 전송하려면 저장 매체의 속도 역시 빨라질 필요가 있습니다.

기기의 편리성을 높이는 UFS가 선사할 미래

UFS 카드는 내장형, 즉 e(embedded)UFS으로도 쓰입니다. 현재 스마트폰 내장 메모리카드 규격의 표준인 eMMC에 비해 5배 가량 빠릅니다. 지난해 출시된 삼성전자 갤럭시 S6엔 내장형 UFS가 최초로 탑재됐습니다.

▲ SK하이닉스가 2016 IDF에서 선보인 UFS 2.1

SK하이닉스도 지난 달 미국 샌프란시스코에서 열린 ‘IDF 2016’에서 모바일용 UFS 2.1을 공개했는데요. SK하이닉스 낸드상품기획실장 최수환 상무는 “UFS 2.1을 탑재한 스마트폰 사용자는 8K 화질 및 360도 동영상의 원활한 재생, RAW 이미지 포맷의 연사 기능 사용 등 다양한 첨단 기능을 누릴 수 있다”며 “UFS는 2018년에 절반 이상의 스마트폰에서 사용될 것”이라고 설명했습니다.

UFS 카드는 차세대 디바이스인 드론 가상현실(VR)기기 등을 만나면 더욱 빛을 발할 수 있습니다. 드론, VR기기 등은 고용량, 고성능 메모리 사양을 요구하고 있기 때문입니다. 차세대 디바이스인 드론의 경우 카메라 성능이 향상되고 해상도가 4K, 8K 등으로 높아지면서 고성능 저장장치가 필수가 되고 있습니다. VR 역시 4K 수준에서는 픽셀 입자가 보이기 때문에 8K 이상의 초고해상도 콘텐츠가 필요합니다.

그동안 개발자들은 떨어지는 메모리 성능을 감안해 소프트웨어 성능을 낮추는 식으로 균형을 맞춰왔습니다. 하지만 UFS를 사용하면 개발자들이 성능을 낮출 필요가 없습니다. 즉 UFS가 모바일, VR용 콘텐츠와 애플리케이션 발전에 기여할 것이라고 예상할 수 있습니다. 반도체 업계도 사물인터넷(IoT) 시장 개화와 함께 확대되고 있는 고성능 메모리 수요를 UFS로 공략한다는 계획을 밝혔습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

반도체 업계의 패러다임이 바뀌고 있습니다. 산업을 지탱해온 PC는 몇 년 째 수요가 줄어들고 있고, 이를 대체해온 스마트폰마저 수요 정체가 본격화되고 있는 것인데요. 이런 상황에서 업계를 지배해온 ‘무어의 법칙(Moore’s Law)’은 역사 속으로 사라지기도 했죠. 지금까지 공정 미세화만 이뤄내면 수익을 낼 수 있었던 반도체 회사들은 이제 과거 패러다임에서 벗어나지 못하면 생존을 장담할 수 없는 상황이 됐습니다. 급변하고 있는 반도체 시장의 흐름을 살펴보고, 이 상황을 현명하게 헤쳐나갈 수 있는 방안에 대해서 생각해보는 시간을 갖겠습니다.

한계에 봉착한 기술개발, 변화하는 소비패턴

지난 6월 미국 호놀룰루에서 열린 세계 3대 반도체 학회 중 하나인 ‘VLSI 기술 심포지엄’에서 발표된 논문 570개 중 220개는 10나노미터(nm)와 그 이후의 차세대 공정 기술에 대해 연구한 것이었습니다. 하지만 이보다 더 많은 350개는 IoT와 자율주행차 등을 위한 기술을 다뤘죠. 이는 업계의 현 상황을 대변합니다. 그 동안 반도체업계는 1년반~2년마다 반도체의 집적도가 2배로 늘어난다는 ‘무어의 법칙’을 충실히 이행해오는 데 집중해왔습니다. 그러나 이제 10나노미터대 벽에서 기술 개발은 한계에 부딪쳤습니다. 회로 선폭을 5나노 수준까지 줄일 수 있다 해도 엄청난 투자가 필요한 만큼 수익을 낼 수 있을 지 불투명해진 것이죠.

반도체를 필요로 하는 시장도 바뀌고 있습니다. PC 시장은 스마트폰에 밀려 점차 줄어들고 있습니다. 시장조사업체 가트너에 따르면 올해 1분기 전세계 PC 출하량은 전년 동기 대비 9.6% 감소한 6480만대에 그쳤고, 6분기 연속 하락했습니다. 전세계 PC 출하량이 6500만대 이하로 떨어진 것은 2007년 이후 처음인데요.

이뿐만이 아닙니다. PC 대신 시장을 견인해온 스마트폰마저 심각한 정체를 겪고 있습니다. 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난 1분기 스마트폰 출하량은 2억9300만대로 작년 동기 대비 1.3% 감소했습니다. 게다가 더 이상 성능 좋은 스마트폰보다는 싼 가격의 스마트폰이 지배하는 세상으로 점차 흐름이 바뀌고 있죠. 여기에 세계 최대 반도체 수입국인 중국은 스스로 반도체 생산을 위해 뛰고 있습니다. 중국이 반도체를 자급한다면, 그만큼 기존 업체들은 파이가 줄 수 밖에 없습니다.

미래지향성 산업으로 나아가는 반도체 시장

이 때문에 반도체 업계는 이제 ‘무어의 법칙’을 벗어나 새롭게 부상하고 있는 시장에 뛰어들 채비를 하고 있는데요. 새로운 분야로 도전하기 위해 불가피한 몸집 줄이기에 나섰습니다. 시장 변화에 따라 돌파구를 찾기 위한 선택 중 하나인 거죠.

세계 1위 반도체 기업인 인텔이 대표적입니다. 인텔은 내년까지 전체 인력의 11%인 1만2000명을 감원한다고 밝혔는데요. 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 사업에 대한 투자를 하지 않는 대신 다른 미래지향성 산업에 주력한다는 방침입니다. 세계 1위 스마트폰 AP 제조사인 퀄컴도 작년부터 전체 인력의 15%를 감원 중에 있습니다. AP의 성능이 균일화된데다 대만 미디어텍, 중국 스프레드트럼 등 중저가 시장을 노린 업체들이 약진하며 시장을 파고들었기 때문입니다. 메모리 반도체 기업 마이크론도 마찬가지입니다. 3D 낸드플래시 경쟁력 확보에 고전하면서 영업손실이 점점 늘어난 것이죠. 이에 따라 마이크론도 대응책으로 구조조정 계획을 밝혔습니다.

이들이 새로 개척하려는 시장은 클라우드, IoT 등으로 대표됩니다. 과거 반도체의 수요처는 컴퓨터와 휴대폰이 사실상 전부였습니다. 그러나 스마트카, 웨어러블, 드론 등 다양한 제품이 등장하면서 사용처는 확대되고 있습니다. 이들 기기엔 프로세서와 이미지센터(CIS), 모뎀칩, 커넥티비티칩, 위성항법장치(GPS)칩, 전력관리칩 등 다양한 반도체가 들어갑니다. 그리고 이들 기기는 커넥티비티칩을 통해 서로 연결되며 여기서 수집된 수많은 데이터는 클라우드 서버에 모여 빅데이터로 가공되죠. 인텔의 브라이언 크르자니크 최고경영자(CEO)는 “PC 부문을 축소하고 AP 분야에서 철수하는 대신 클라우드와 IoT, 메모리, 프로그래머블 솔루션, 5G(5세대 이동 통신) 등에 주력할 것”이라고 밝혔습니다.

새로운 싸움을 시작하는 반도체 업계

▲ 인텔이 참석한 Computex 2016, 출처: Intel 공식 트위터

신 시장에 기업들이 몰려들면서 새로운 전선이 형성되고 있습니다. 메모리, CPU, 통신칩 등으로 나뉘어 공존하던 업체들이 이제 클라우드, IoT로 대표되는 시장 선점을 위해 한꺼번에 뛰어들었기 때문입니다.

인텔은 2010년 독일 인피니온 인수로 확보한 커넥티비티칩 기술을 기반으로 스마트폰용 모뎀칩을 개발해 애플 아이폰7에 공급할 예정입니다. 그동안 퀄컴이 독점으로 납품해오던 시장이죠. 인텔은 또 메모리 시장에도 진출합니다. 지난해 공개했던 3D 크로스포인트 메모리의 경우, 올해 말 양산에 돌입한다고 하는데요. 인텔은 올 하반기 중 주요 거래처를 중심으로 자체 생산한 서버용 솔리드스테이트드라이브(SSD)을 공급할 계획입니다. 건설중인 중국 대련공장에서는 3D 낸드 생산을 시작했습니다. SK하이닉스, 삼성전자 등과 경쟁할 수 밖에 없는 상황이 된 것이죠.

다른 업체들은 어떤지 살펴볼까요? 퀄컴은 인텔이 시장의 99%를 지배하고 있는 아성인 서버칩 시장에 뛰어들었습니다. 미래 전쟁터로 지목되는 클라우드 서비스의 핵심이죠. 삼성전자도 미국의 데이터센터용 서버시스템을 연구하는 스텔러스테크놀로지를 인수하는 등 서버칩 개발에 관심을 보이고 있습니다.

인텔의 가장 큰 캐시카우인 중앙처리장치(CPU)는 GPU와 대결하고 있습니다. 전통적으로 컴퓨터의 두뇌 역할은 데이터를 빠르게 처리하는 CPU가 맡아왔지만 빅데이터, 인공지능, 3차원(3D) 그래픽 등을 통해 정보량이 늘면서 다양한 데이터를 한꺼번에 처리할 수 있는 GPU가 주목받고 있기 때문입니다.

CPU업계 1위는 인텔, GPU 업계 1위는 엔비디아입니다. 양측은 이미 2009년 ‘CPU-GPU 전쟁(CPU-GPU debate)’을 벌였는데요. 2009년 인텔은 엔비디아가 인텔 CPU에 엔비디아 GPU를 통합한 칩셋을 통합해 출시하는 것은 저작권 위반이라고 소송을 제기한 적이 있습니다. 엔비디아는 2004년 두 회사가 맺은 크로스 라이선스 계약을 인텔이 무시하는 처사라며 맞소송에 나섰죠. 두 회사의 소송은 2011년 양측 합의로 종결됐지만, CPU와 GPU의 전쟁은 여전히 진행중입니다.

▲ (좌) 인텔 제온파이 프로세서, 출처: Intel 공식 뉴스룸, (우) 엔비디아 드라이브PX2, 출처: NVIDIA 공식 뉴스룸

인텔은 최근 14일 병렬 처리 방식을 도입한 ‘제온파이’ 프로세서를 내놨습니다. 이 프로세서는 칩 하나에 64~70개 이상의 코어를 탑재해 GPU처럼 병렬처리 성능을 높인 제품입니다. 반면 엔비디아는 지난 1월 ‘드라이브PX2’ 시스템을 공개했습니다. 2개의 차세대 테그라(Tegra) 프로세서와 파스칼(Pascal) 아키텍처 기반 GPU 두 개를 탑재해 1초에 최대 24조 회에 달하는 작업을 처리할 수 있도록 한 시스템입니다.

정부차원의 협조가 필요한 국내 반도체 산업

이런 상황에서 우리는 어떻게 대처해야 할까요? 먼저 기술개발에 대한 투자가 지속적으로 이루어져야 합니다. 차별화된 제품을 개발해서 경쟁력을 갖춰야 하는 시기이기 때문입니다. 그리고 새로운 시장 변화에 대처할 수 있는 신 성장동력을 발굴하는 것도 중요합니다. 최근 SK하이닉스, 삼성전자 등이 자동차용 반도체 분야에 보폭을 넓히고자 시동을 걸고 있는 점도 사업 구도 다각화를 위한 것이죠.

또한 정부 차원의 과감하고 적극적인 투자가 필요합니다. 국가 경쟁력 차원에서도 등한시해서는 안 될 분야가 바로 반도체 산업입니다. SK하이닉스를 비롯한 국내 반도체 그룹이 기술 개발에 노력을 박차를 가하고, 정부 차원에서도 지원이 지속해서 이루어 진다면 국내 반도체 산업의 미래가 결코 어둡지만은 않을 것입니다. 국내 반도체 기업들이 새로운 돌파구 마련에 힘쓰며 위기를 기회로 만들기를 기대합니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.