엔비디아 천하였던 인공지능(AI) 반도체 업계에 지각변동의 신호가 들려오고 있다.

30일 엔비디아에 대적하기 위해 AI 반도체 개발에 나선 구글 등이 소기의 성과를 거둔 가운데, 우리 기업들도 수혜를 입는 모양새다.

최근 가장 빠르게 AI 반도체 시장에서 성장세를 보이는 기업은 구글이다. 구글은 지난 4월 '구글 클라우드 넥스트 2024'에서 자체 AI 반도체인 '클라우드 텐서프로세서유닛(TPU v5p)'를 공개했다. TPU는 애플이 7월 공개한 논문에서 애플 인텔리전스 기반 AFM 온디바이스와 AFM 서버모델 학습에 활용한 사실이 드러난 바 있다. 인텔의 AI 가속기 '가우디'가 선방하지 못한 반면 TPU가 괄목할 성과를 내면서 엔비디아 한계설이 돌기도 했다.

엔비디아에 대항하기 위해 AI 반도체 설계 및 제작을 선언한 기업은 구글과 인텔 외에도 수도 없이 많다. 브로드컴은 보유한 반도체 설계 역량을 바탕으로 구글과 메타의 반도체 설계를 지원하고 있다. 브로드컴은 최근 실적 발표에서 "대형 클라우드 고객사 3곳과 AI 반도체를 제작 중"이라고 밝혔다.

우리 기업인 삼성전자와 SK하이닉스 또한 향후 미래 반도체 시장 변화에 대응하기 위한 AI 반도체 관련 연구를 이어가는 것으로 알려져 있다.

이처럼 탈(脫) 엔비디아를 위한 직접적 움직임이 가속화 하는 데에는 현재 엔비디아가 사실상 독점 중인 AI 반도체 시장에 따른 수요 기업들의 어려움과 향후 시장 성장 전망 상황 등 때문이다. 현재 엔비디아 AI 반도체 점유율은 90% 이상에 달하는데, 여기에 더해 AI 가속기 한 대의 가격은 기본 5000만 원을 넘어선다.

심지어 수요에 비해 공급이 부족한 상황이기 때문에 AI 개발·서비스를 위한 서버를 구축하려는 기업들은 사업이 시급해도 하염없이 기다려야 한다.

이탓에 구글을 포함한 빅테크 기업들이 힘을 합쳐 AI 반도체 표준을 제정하려는 움직임도 있다. 구글·MS·메타·인텔·AMD·브로드컴·시스코·HP엔터프라이즈는 5월 '울트라 가속기 링크(UA링크)'를 결성하고, 엔비디아의 AI 전용 통신 규격 'NV링크'에 대항하는 새로운 AI 가속기 표준을 정했다.

주요 기업의 합종연횡뿐 아니라 엔비디아의 대안을 찾는 움직임도 활발하다. 글로벌 클라우드 서비스 업체(CSP)들이 GPU 대비 전력 효율성이 높은 AI ASIC(주문형 반도체)에 눈길을 돌리고 있다. AI 반도체로서의 성능이 다소 떨어지더라도 가동 비용을 줄이기 위한 계책이다.

투자은행 모건스탠리에 따르면 CSP가 주도하는 AI ASIC 시장 성장률은 GPU 시장 성장률을 뛰어넘을 것으로 내다봤다. 맞춤형 AI 칩 시장 규모는 올해 1200억달러(약 176조5000억원)에서 2027년 3000억달러(약 441조2000억원)로 성장할 전망이다.

ASIC뿐 아니라 AI 반도체 시장의 성장은 당분간 여느 산업군과도 비교할 수 없을 만큼 성장할 전망이다. 글로벌 시장조사업체 가트너에 따르면 AI반도체 매출은 앞으로 5년간 매년 두 자릿수 이상의 성장률을 지속하며 2배 이상 커질 것으로 보인다. 시장 규모는 지난해 534억4500만 달러에서 올해 671억 달러, 2027년에는 1194억 달러에 달할 전망이다. 업계에서는 초고속으로 성장하는 AI 반도체 시장을 엔비디아가 독식하도록 둘 기업은 없다고 설명한다.

주요 빅테크 기업들이 자체적인 AI 반도체 칩 제작에 나서면서 우리 기업도 수혜를 입을 전망이다. 특히 AI 반도체에서 빠질 수 없는 고대역폭메모리(HBM) 영역에서의 수요 급증이 예상된다. 현재 SK하이닉스는 45~50%에 달하는 HBM 점유율을 자랑한다. SK하이닉스는 별도로 언급한 바 없으나 마이크론은 1분기(2024년 9~11월) 실적 발표에서 엔비디아 외 추가 고객사 확보를 알린 바 있다.