엔비디아 젠슈 황 CEO가 한국을 찾아 피지컬 AI를 논의한다. HBM으로 대표되는 메모리 반도체 슈퍼사이클 속에서 비메모리 반도체 육성의 필요성이 다시 주목받고 있다. 한국은 피지컬 AI 시대에 대비해 메모리 강국을 넘어 반도체 전체의 강자로 도약해야 할 전략적 선택의 기로에 서 있다.
이달 5일 엔비디아 최고경영자 젠슨 황 이 한국을 방문해 국내 주요 그룹 총수들을 만난다. 이 회동의 핵심 의제는 피지컬 AI 다. 올해 글로벌 반도체 시장 규모가 사상 처음으로 1조 달러에 근접한 가운데 한국은 그 성장 중심에 있다.
SK하이닉스의 시가총액은 1년 만에 약 10배, 삼성전자는 약 5배 급등했고 증권가에서는 삼성전자의 올해 영업이익이 최대 350조 원, SK하이닉스는 최대 262조 원으로 전망된다. AI가 촉발한 반도체 슈퍼사이클이 한국 경제의 지형을 바꾸고 있다. 현재 이 슈퍼사이클의 핵심은 고대역폭메모리(HBM)다. HBM은 메모리 칩을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 극대화한 기술로, SK하이닉스와 삼성전자가 시장의 80% 이상을 차지하고 있다.
특히 SK하이닉스가 57%, 삼성전자가 22%의 점유율을 보이며 한국이 HBM의 심장부를 쥐었다. 차세대 HBM4의 양산이 시작되며 속도는 기존 대비 두 배 가까이 빨라졌고, 삼성전자가 세계 최초로 HBM4를 엔비디아에 납품하며 추격에 나섰다. 그러나 반도체 시장은 메모리만이 아니다. 데이터를 연산하고 처리하는 비메모리(시스템) 반도체 분야도 중요하며, 엔비디아의 AI 칩 GPU도 여기에 속한다.
비메모리 시장은 전체 반도체 시장의 절반 이상을 차지하며 메모리보다 규모가 크다. 삼성전자는 1990년대부터 비메모리 사업을 키워왔고, 2019년에는 2030년까지 비메모리 1위를 선언하며 133조 원을 투자했다. 하지만 파운드리 시장에서 대만 TSMC가 59%를 점한 반면 삼성전자는 15%에 그쳤다. SK하이닉스는 비메모리 사업부를 정리하고 메모리에 집중하기로 했다.
최근 삼성전자 노사 타결로 메모리 사업부 직원은 최대 6억 원, 비메모리 사업부는 최소 1억6000만 원의 성과급을 받게 되어 양 사업부 간 격차가 현장의 온도를 반영하고 있다. 메모리 반도체는 본질적으로 사이클 산업이므로 호황과 불황이 반복된다. 비메모리로의 다각화 없이는 메모리 불황이 곧 산업 위기가 될 수 있다. 피지컬 AI는 이러한 전환의 핵심이 될 수 있다.
AI가 로봇, 드론, 자율주행차 등 물리적 하드웨어로 확장되면서 다양한 반도체 수요가 폭발적으로 증가할 전망이다. 가트너는 2029년까지 물리적 세계에서 활동하는 AI가 기존 디지털 AI보다 10배 많은 데이터를 생성할 것으로 예측한다. 자율주행차 한 대에는 수백 개의 반도체가 들어가며, 대부분은 센서·전력관리·모터 제어 등 비메모리 반도체다. 한국은 자동차, 로봇, 조선 등 피지컬 AI의 산업 기반을 갖췄기 때문에 비메모리 반도체의 수요처를 국내에서도 창출할 수 있다.
현재 비메모리 분야는 적자를 기록하고 있지만, 피지컬 AI 시대가 열리면 핵심 수요가 여기서 폭발할 것이다. 차세대 HBM4부터는 메모리와 비메모리를 하나의 패키지에 통합하는 기술이 중요해지며, 이는 한국 기업에게 기회가 될 수 있다. 메모리에서 쌓은 초미세 공정 기술과 3D 적층 노하우가 비메모리에서도 경쟁력이 될 수 있다. 그러나 비메모리 육성은 어제오늘의 일이 아니다. 2019년 이재용 회장의 선언 이후 7년이 지났지만 기대만큼 성과가 나오지 않았고, 현재 HBM 호황으로 인해 충분하다는 시각도 있다.
그러나 사이클은 반드시 돌아온다. 지금의 수익을 비메모리 생태계에 투자해 다음 사이클을 대비하는 것이 중요하다. 젠슨 황의 방문은 우리나라가 이 전환의 중심에 있음을 보여주며, 피지컬 AI 시대를 위한 비메모리 반도체 육성은 한국 반도체 산업의 지속 가능성을 위한 필수 과제다
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