[대통령을 위한 반도체 특별과외] AI가속기와 HBM, 그리고 한국 기업들의 현실
챗GPT의 등장 이후 인공지능에 대한 관심이 높습니다. 오픈AI는 물론이고, 구글, 아마존, 애플, 메타 등 내로라하는 빅테크 기업들이 모두 AI 시장에 뛰어들었습니다. 하지만 이들이 AI를 구현하기 위해서는 AI가속기라 불리는 반도체가 꼭 필요합니다. 그것도 아주 많이 필요하죠. 현재 AI가속기 시장은 엔비디아가 거의 석권하다시피 하고 있습니다. AMD나 인텔이 신제품을 내놓고 있지만 엔비디아의 아성은 너무도 공고해 보입니다. 오늘은 이 AI가속기가 뭔지, 그리고 우리 반도체 기업들은 어떤 위치에 있는지를 함께 살펴보도록 하겠습니다.
AI로직 칩은 AI가속기의 핵심으로 병렬연산이 이뤄지는 부분입니다. 미국의 엔비디아가 설계하고 대만의 TSMC가 제작합니다. 이처럼 설계만 담당하는 회사를 팹리스라고 부르고, 외주제작을 하는 회사를 파운드리라고 합니다. 삼성전자는 현재 파운드리 시장 점유율이 세계 2위지만, 엔비디아나 AMD로부터 AI로직 칩의 제작 주문을 받지는 못한 상태입니다. HBM은 메모리를 수직으로 겹쳐 쌓은 뒤 1024개의 구멍을 뚫어서 신호를 주고받게 설계한 겁니다. 신호를 주고받는 I/O가 32배나 더 많은데, 그걸 12개를 겹쳐 놓으니 HBM 하나의 용량은 24GB로 이미 GDDR D램 12개와 같아집니다. HBM은 AI로직 반도체 옆으로 4개를 붙입니다. HBM은 I/O당 전송속도가 떨어지긴 하지만 그 수가 32배나 더 많으니 전체적인 속도는 훨씬 빠를 뿐만 아니라, 용량은 12배나 더 많으니 AI가속기 제작 업체들은 너나 할 것 없이 HBM을 주문하고 있습니다.
SK하이닉스는 HBM을 최초로 개발한 회사이며 지금도 시장의 절반 이상을 차지하고 있습니다. 삼성전자 역시 HBM을 생산하고 있으나 최대 고객사인 엔비디아에는 아직 공급하지 못하고 있습니다. 현재 4세대 제품인 HBM3가 주로 사용되고 있고, 5세대 제품인 HBM3E는 올해 본격적으로 보급이 될 예정입니다. SK하이닉스는 내년에 나올 6세대 제품인 HMB4부터 TSMC와 협력하겠다고 발표하기도 했습니다.
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