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국내 기업, AI 반도체 시장 공략 나서...추론 칩·HBM 공급 가속화
신예은 기자 | 승인 2024.04.12 18:03

[여성소비자신문 신예은 기자] 삼성전자·네이버·SK하이닉스가 AI 반도체 시장 겨냥에 속도를 내고 있다. 앤비디아가 AI 반도체 시장을 석권하고 있는 가운데 전 세계적으로 앤비디아를 뛰어넘겠다는 AI 시장의 움직임이 거세지고 있다.

이에 한국 정부도 AI·AI 반도체 분야에 2027년까지 9조4000억원을 투자하는 동시에 AI 반도체 혁신기업의 성장을 돕는 1조4000억원 규모의 펀드를 조성하겠다고 밝히며 한국 AI 시장의 성장이 주목받는 추세다.

삼성전자는 올 연말 추론 전용 AI 반도체 ‘마하-1’을 출시할 예정이다. 추론은 AI가 이미 학습화된 정보를 기반으로 새로운 명제를 도출하는 작업을 뜻한다.

앤비디아의 고성능 GPU는 AI 학습과 추론에 모두 활용되고 있다. 하지만 비싼 가격 때문에 구매에 장벽이 있다는 지적이 많다.

지난 주주총회에서 삼성전자는 마하-1을 공개했다. 마하-1의 가격은 500만원 수준으로 책정될 것으로 예상되는데 이는 앤비디아 GPU ‘H100’이 개당 4만달러(한화로 약 5400만원)인 것과 비교했을 때 10분의 1에 불과하다.

AI 서버는 전기 먹는 괴물이라고 불린다. H100 GPU를 사용할 경우 최대 700W의 전력 소비가 불가피한데 기존 데이터센터 구축에 쓰인 GPU보다 약 20배 이상 높은 수치다. 설상 앤비디아의 차세대 AI 반도체 블랙웰 B200는 1200W로 최대 전력 소비가 증가할 것으로 전망된다.

마하-1은 HBM 대신 저전력 D램으로 LLM을 추론할 수 있다. 삼성전자에 따르면 D램을 사용할 경우 전력 효율을 8배가량 높일 수 있다.

앤비디아 추론 칩의 경우 GPU의 과도한 주문으로 생산이 불가한 병목현상을 겪고 있다. 이에 삼성전자는 병목현상을 8분의 1로 줄이는 것 또한 목표로 두고 있다.

삼성전자는 올 4분기부터 마하-1의 생산에 들어갈 방침이다. 또한 마하-2의 개발도 함께 추진 중이다. 2023년 기준 AI 추론 칩 시장은 약 60억 달러의 규모며 2030년에는 약 24배 성장한 1430억 달러로 확장될 것이라 전망된다.

인텔은 지난 4월 9일 AI 학습 및 추론용 반도체 ‘가우디3’을 공개했다. 가우디3은 앤비디아의 AI 반도체 H100보다 약 50%의 학습시간을 줄이고 50% 빠른 속도로 추론 처리량도 많다.

네이버는 가우디2를 이용해 테스트를 진행하고 본격적으로 인텔과 생성형 AI 서비스를 구축할 예정이다. 네이버는 삼성전자와의 협력을 강화해 국내 AI 반도체를 활용한 소프트웨어 생태계 확대를 전개한다.

삼성전자는 AI 추론 칩 마하-1을 네이버에 공급한다. 올해 안정성 테스트를 진행하고 약 20만개의 물량을 공급할 것으로 예상된다.

SK하이닉스는 HBM 5세대 HBM3E D램을 통해 AI 메모리 선도 기업의 위상을 제고한다. SK하이닉스는 초고성능 AI용 메모리 신제품 HBM3E를 세계 최로 양산해 3월 말부터 제품 공급을 착수했다.

SK하이닉스는 “당사는 HBM3에 이어 현존 D램 최고 성능이 구현된 HBM3E 역시 가장 먼저 고객에 공급하게 됐다”며, “HBM3E 양산도 성공적으로 진행해 AI 메모리 시장에서의 경쟁우위를 이어 가겠다”고 밝혔다.

AI 시스템에서 많은 양의 데이터를 빠르게 처리하는 것은 불가결한 필수 요소다. 이를 위해서는 수많은 AI 프로세서와 메모리를 다중 연결하는 반도체 패키지 구성이 필요하다.

AI에 투자하고 있는 글로벌 빅테크 기업들은 AI 반도체 성능에 대한 요구 수준을 높이고 있다. SK하이닉스는 HBM3E는 이러한 요구를 충족시킬 최적의 제품이라 전망하고 있다.

HBM3E는 속도와 발열 제어 등 AI 메모리에 요구되는 부문에서 세계 최고 수준의 성능을 갖추고 있다. 최대 1.18TB의 데이터를 초당 처리할 수 있으며 이는 FHD급 영화 230편 분량이 넘는 데이터 양을 1초 만에 처리하는 수준이다.

AI 메모리의 경우 극도로 빠른 속도로 작동하기 때문에 발열 제어가 중요하다. 이를 위해 어드밴스드 MR-MUF 공정을 적용해 이전 세대와 비교해 열 방출 성능을 10% 가량 높였다.

MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올리고 칩과 칩 사이 회로 보호를 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입한 뒤 굳히는 공정 과정을 뜻한다. SK하이닉스의 어드밴스드 MR-MUF는 기존 공정보다 칩을 쌓을 시 가해지는 압력을 감소시키고 휨 현상 제어는 향상했다.

신예은 기자  island6647@naver.com

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