인공지능(AI)이 차세대 산업혁명으로 떠오르면서 AI 시대를 주도하기 위한 AI 반도체 경쟁도 치열하게 이뤄지고 있다.

그래픽처리장치(이하 GPU)를 기반의 AI향 반도체로 세계 1위 반도체 기업으로 도약한 엔디비아는 19일 신형 GPU를 기반으로 하는 AI 반도체를 공개하며 독주체제 공고화에 나섰다.

이와 함께 GPU와 AI반도체에 필수적인 고대역폭메모리(HBM) 부문에서도 제대로 불이 붙었다. SK하이닉스는 이날 엔디비아에 HBM 4세대 제품인 HBM3E를 본격 납품한다고 밝혔으며, 삼성전자는 이러한 HBM 시장 주도권을 되찾기 위한 추격에 박차를 가하고 있다. 

◇ 엔디비아, 현존 최고 수준 GPU 뛰어넘는 신제품 출시

미국 반도체 기업 엔디비아는 현재 글로벌 시장에서 가장 주목도와 위상이 높은 기업이다. 그 이유는 최근 글로벌 트렌드를 주도하고 있는 생성형 AI에 필수적인 AI향 반도체를 리드하고 있기 때문이다.

특히 생성형 AI에 사용되는 거대언어모델(LLM)을 자체개발하려면 중앙처리장치(CPU)를 도와줄 고성능 GPU가 필수적이다. GPU 전문 업체인 엔디비아는 현재 AI 최적화된 GPU를 공급하고 있다. 엔비디아는 AI용 GPU 시장 점유율의 90% 이상을 차지하며 독보적인 위상을 구축한 상황이다.

생성형 AI를 사용하기 위해서는 엔디비아의 AI 반도체가 반드시 필요한 상황인 셈이다. 이에 글로벌 빅테크 기업들은 엔디비아의 독주를 막기 위해 합종연횡을 통해 AI 반도체 개발 및 생산 방침을 마련하고 있는 상황이다.

문제는 이러한 상황을 타개하기 위한 엔디비아의 노력도 지속되고 있다는 것이다. 엔디비아는 18일(현지시간) 미국 새너제이 컨벤션센터에서 GTC 2024를 개최하고, 차세대 AI 플랫폼 ‘블랙웰’을 공개했다.

이날 공개된 블랙웰은 엔디비아의 신형 GPU B100을 기반으로 CPU, 메모리를 조합해 AI 추론 능력을 향상시킨 제품이다. 특히 B100은 현존 최고 성능의 GPU로 평가받는 엔디비아 호퍼 아키텍처 기반의 H100 대비 30배 성향시켰다는 것이 엔디비아의 설명이다. 특히 B100은 H100보다 연산 처리속도는 2.5배 빨라졌으며, 에너지 소비는 25분의 1로 줄였다.

제품 소개를 진행한 젠슨 황 엔디비아 CEO는 “호퍼는 매우 환상적이었지만 우리는 더 뛰어난 GPU를 원했다”며 “이를 위해 개발한 신형 GPU와 CPU를 탑재한 제품이 블랙웰 플랫폼”이라고 설명했다.

또 이날 엔디비아는 아마존, 델 테크놀로지스, 구글, 메타, 마이크로소프트, 오픈 AI, 오라클, 테슬라 등의 글로벌 기업들이 블랙웰을 도입할 계획이라고 밝혔다. 최근 엔디비아의 독주를 견제하고 나선 빅테크 기업들보다 앞선 기술력으로 돌파한다는 전략인 것이다.

젠슨 황 CEO는 “엔디비아는 지난 30년간 딥러닝, AI와 같은 혁신을 실현하기 위해 가속 컴퓨팅을 추구해왔고, 생성형 AI는 우리 시대를 정의하는 기술”이라며 “블랙웰 플랫폼은 새로운 산업 혁명을 구동하는 엔진으로 세계에서 가장 역동적인 기업과 협력해 AI 가능성을 실현할 것”이라며 자신감을 드러냈다.

◇ HBM 경쟁 치열...한발 앞선 SK하이닉스, 맹추격하는 삼성전자  

이날 엔디비아의 차세대 GPU 출시와 함께 주목받은 곳은 삼성전자와 SK하이닉스다. 양사는 GPU와 함께 AI 반도체에 필수적인 고성능 메모리 HBM을 생산하는 기업이기 때문이다.

HBM은 D램 여러개를 수직으로 붙여 전송속도를 높인 ‘고대역폭 메모리 반도체’다. 넓은 대역폭으로 한 번에 CPU로 보내는 데이터의 양을 대폭 향상시킨 제품이다. 이번 엔디비아가 발표한 블랙웰 플랫폼에도 HBM은 필수 탑재된다.

HBM은 1세대 HBM, 2세대 HBM2, 3세대 HBM2E, 4세대 HBM3 순으로 개발돼 왔다. SK하이닉스가 세계 최초로 HBM을 개발했지만, 2세대 HBM인 HBM2는 삼성전자가 먼저 양산을 시장하며 경쟁 우위를 차지한 바 있다. 이후 4세대 HBM3부터 SK하이닉스가 삼성전자를 다시 추월하며 경쟁에 한발 앞선 상황이다.

특히 SK하이닉스는 HBM3를 엔디비아에 사실상 독점 납품하며 AI 반도체 부문에서 협력체계를 쌓아왔다. 또 SK하이닉스는 이날 5세대 HBM인 HBM3E 양산을 알리며, 엔엔디비에 납품을 시작했다고 밝히며 경쟁에서 우위를 점하고 있다.

하지만 안심하기엔 이르다. 삼성전자 역시 엔디비아의 GTC 2024에서 HBM3E 12H 실물을 공개했다. 해당 HBM은 삼성전자가 세계 최초로 개발한 12단 적층 HBM으로, 32GB의 업계 최대 용량이 특징이다. 삼성전자는 올해 상반기 HBM3E 12H 제품을 양산한다는 계획이다.

이와 함께 삼성전자는 6세대 HBM인 HBM4 개발에 박차를 가하고 있다. 2025년 샘플링을 완료하고, 2026년 양산을 목표로 하고 있다. HBM 시장의 주도권을 되찾기 위한 행보를 지속한다는 방침이다.

업계 관계자는 “5세대 HBM까지는 제품 검증부터 양산·납품까지 SK하이닉스가 경쟁 위위를 보이고 있으나 삼성전자의 추격도 본격화되고 있는 모습”이라며 “삼성전자의 경우 HBM과 GPU를 일괄 생산할 수 있는 능력을 보유하고 있어 AI 반도체 부문에서 경쟁력을 계속 키워나갈 것 전망된다”고 평가했다.

hdlim@greenpost.kr