토마스 쿠리안 구글 클라우드 CEO가 액시온 CPU를 손에 들고 나타났어요. <구글 클라우드>

자체 CPU 내놓은 구글.. 그 의미는? 

구글의 클라우드 사업부문인 ‘구글 클라우드’가 라스베이거스에서 오늘 ‘넥스트2024’라는 행사를 개최했는데요. 주로 B2B 고객을 대상으로 하는 여러가지 서비스와 제품을 공개했어요. 이 중에서 한국에서 가장 관심이 가는 것은 바로 반도체인데요. 구글은 자체적으로 설계한 데이터센터용 CPU인 ‘액시온(Axion)’을 공개했습니다. 이 CPU는 구글의 데이터센터에 들어가면서 기존의 x86 기반 CPU들을 대체할 것으로 보여요. 바로 인텔과 AMD의 CPU죠.

지금 제가 미라클레터를 쓰고 있는 PC에 들어가는 반도체 중 제일 중요한 것이 CPU. 컴퓨터의 뇌에 해당하는 CPU는 오랫동안 반도체의 제왕이었어요. 그리고 이 CPU를 중심으로 세계 반도체 시장을 호령했던 기업이 바로 인텔이죠! 인텔은 1980년대 286, 386같은 CPU를 내놓으면서 반도체 시장의 중심에 섭니다. 

CPU는 개인용 컴퓨터인 PC가 아니라 데이터센터에 들어가는 서버컴퓨터에서도 동일하게 쓰이는데요. 이 서버용 CPU에서도 인텔이 시장을 지배하고 있었어요. 하지만 같은 x86 기반의 CPU 시장 경쟁자인 AMD가 2017년 데이터센터용 시장에 진출하면서 점유율이 줄어든 데다가, 최근에는 가장 데이터센터를 많이 짓는 클라우드 회사들(AWS, 마이크로소프트, 구글클라우드)까지 직접 데이터센터용 CPU를 만들면서 점차 위기에 몰리고 있어요.

2017년 등장한 AWS의 그라비톤, 2023년 발표된 마이크로소프트 애저의 코발트에 이어 드디어 구글 클라우드까지 자체 데이터센터용 CPU를 발표한 거죠. AI에 특화된 슈퍼컴의 경우에는 엔비디아가 2021년 자체적으로 만든 CPU인 그레이스를 발표하면서 인텔의 자리는 더 좁아졌어요. 엔비디아는 자신들이 만든 GPU와 쌍을 이루는 CPU를 함께 판매하려는 전략을 가지고 있죠!

아마존은 일찍부터 자체 설계한 CPU를 데이터센터에 탑재했어요. <AWS>

Arm이 무너뜨린 인텔천하 

빅테크기업들이 자체적으로 만든 CPU는 모두 Arm 기반이라는 공통점이 있어요. 어떤 회사가 직접 반도체를 설계하려면 많은 지적재산권을 피해 가야 하는데요. 당연히 x86 기반의 반도체는 인텔이 어마어마한 지적재산권을 갖고 있죠. 이를 사용하려면 돈을 내야하는 것이 당연. 하지만 Arm의 설계를 이용해서 반도체를 내면 Arm에 돈을 '조금'만 내면 된답니다.

Arm이라는 회사, 미라클레터에서도 많이 다뤘는데 기억하시나요? 영국의 작은 컴퓨터 회사에서 시작한 Arm은 인텔과는 다른 방식으로 ‘반도체 설계’를 시작한 곳. 애플이 1990년 이 회사에 초기 투자하면서 설립됐죠. 

존재감이 작았던 이 회사가 2008년 엄청난 기회를 잡게 됩니다. 산업의 판도를 뒤바꾸는 기술적 혁신이 Arm의 시대를 열었어요. 바로 스마트폰 혁명!

Arm은 인텔의 반도체에 비해 전력이 덜 든다는 것이 가장 큰 특징이었는데요. 그래서 휴대용 전자기기에 주로 쓰였습니다. 휴대전화에도 많이 쓰이고 있었죠.

휴대용 PC를 만들고 싶었던 스티브 잡스. 그는 인텔을 찾아가 스마트폰용 모바일 반도체(이걸 AP라고 합니다)를 만들어 달라고 합니다. 하지만 거절당하는데요. 그래서 삼성을 찾아가서 삼성의 반도체를 사용해 애플 아이폰을 내놓습니다. 아이폰에 사용됐던 삼성 AP도 Arm 기반.

팻 겔싱어 인텔 CEO와 만난 르네 하스 arm CEO <인텔>

Arm과 애플의 찰떡 궁합  

애플은 곧 직접 아이폰용 AP를 만들게 되는데요. 반도체 설계도를 판매하는 Arm이 존재했기 때문에 쉽게 AP를 만들 수 있었죠. 자체 반도체는 지금도 애플의 가장 중요한 경쟁력의 하나. 애플은 2020년에는 아예 PC용 CPU까지 Arm 기반으로 직접 만들면서 인텔과 결별해요.

Arm 기반 PC용 CPU를 만드는 회사는 애플 뿐만이 아니에요. Arm 기반으로 스마트폰용 AP를 주로 만들던 퀄컴도 ‘스냅드래곤 X 엘리트’라는 CPU를 만들었어요.

큰 그림에서 보자면 1980년부터 30년간 CPU 시장을 장악하고 있던 인텔에 Arm이 모바일 AP라는 새로운 시장의 등장과 함께 부상했고, 지금은 인텔의 PC용, 서버용 CPU 시장까지 Arm 기반 반도체들이 공략하고 있어요. 

결과적으로 폐쇄적인 인텔이 아니라 개방적인 Arm 생태계가 승리한 것이라고 볼 수 있는데요. 지난 2월 인텔 파운드리 행사에 Arm CEO인 르네 하스가 참석한 것은 그래서 매우 ‘상징적’인 사건이었답니다.

하지만 이런 큰 변화에 더 결정적인 역할을 한 회사가 있는데요. 바로바로 여러분들도 많이 들어보신 대만기업 TSMC. 세계 최대 파운드리 기업입니다.

인텔의 창업자 고든 무어(왼쪽)와 밥 노이스. <인텔>

인텔 : 우리도 이제부터 파운드리 기업이야! 

최근 인텔은 파운드리 기업으로 대대적인 변화를 시도하고 있어요. 회사를 반도체를 설계하는 ‘인텔 프로덕트’와 위탁 제조만 하는 ‘인텔 파운드리’로 나눌 수 있도록 내부에 칸막이를 만들고 있어요. 지난 2일에는 웨비나를 열고 투자자들에게 새로운 회계기준을 공개하고 2023년 기준 파운드리 매출이 189억달러, 영업손실은 70억 달러라고 회사의 상황을 투명하게 공개. 하지만 외부고객 비중은 5%에 그쳐서 아직은 제대로 된 파운드리 기업이라고 보기 어려운 상황. 

어째서 인텔은 파운드리 기업이 되려고하는 걸까요? 전세계 반도체 산업이 설계와 제조가 분리되는 방향으로 재편되었기 때문이죠. 앞서 설명드린대로 인텔은 본진인 PC 용 CPU와 서버용 CPU 시장에서 Arm의 도전을 받고 있고, 모바일용 AP와 AI반도체(GPU) 시장에서는 존재감이 미미해요. 그러니 위탁 제조에 올인해야할 수 밖에요.

어떻게 보면 지금 설계도 하고 제조도 하는 반도체 기업은 인텔과 삼성전자 두 군데 밖에 남지 않은 것 같아요.

팻 겔싱어는 인텔을 다시 위대한 기업으로 만들 수 있을까요?

반도체 설계와 제조를 분리시킨 TSMC

반도체 위탁제조 세계 1위인 TSMC는 1987년 만들어진 기업. 이때만 해도 반도체 기업이 직접 제조를 하는건 당연했던 시기. TSMC는 설계와 제조를 분리시킨 최초의 기업이에요. 

처음에는 주로 자체 생산능력을 갖기 어려운 작은 반도체 설계기업(팹리스)이 TSMC의 고객이 되었죠. 대표적인 곳이 1993년부터 TSMC 고객이 된 엔비디아.

하지만 TSMC 설립 이후 반도체 설계와 제조의 분리 속도는 점점 빨라지게되는데요. 1990년대 말 휴대전화 시장이 뜨면서 세계적인 반도체 기업이 된 퀄컴도 일찍부터 팹리스 기업으로 변신하고, 제조는 IBM파운드리에 맡기고 있었죠. 1997년에는 대만 반도체기업 UMC가 설계부문을 떼어내, 미디어텍을 만들고 본사는 파운드리 기업으로 변신해요. 인텔의 오랜 경쟁자 AMD는 2009년 자신의 반도체 생산 부문을 ‘글로벌 파운드리스’라는 별도의 기업으로 떼어냅니다. 

하지만 파운드리라는 흐름을 가속화시키는 결정적인 사건이 발생하는데요! 맞아요. 지금의 Arm을 만든 것과 똑같은 사건이에요. 

TSMC와 인텔의 2010년 이후 주가 상승률

TSMC와 애플의 찰떡궁합 

바로 애플이 직접 아이폰용 반도체(AP)를 만들기 시작한 것인데요. PC에서는 반도체는 인텔이 만들고, OS는 윈도우를 쓰고, 메모리는 삼성/하이닉스가 만들고, 제조는 전문기업이 하는 식으로 분업화가 되어있었죠.

그런데 애플은 스마트폰의 CPU라고 할 수 있는 반도체를 직접 설계하기로 했어요. 하지만 생산은 직접 할 수 없기 때문에 반도체를 내놓고 나서 초기에는 삼성에 위탁생산을 맡겨요. 그러다 2011년 부터는 제조를 TSMC에게 맡깁니다. 이후 지금까지 TSMC는 애플의 모든 기기에 들어가는 반도체를 전부 만들고 있어요. 스마트폰 시장에서 애플의 지배력이 커지고, 애플이 PC용 CPU를 직접 만들면서 TSMC도 승승장구할 수밖에 없었습니다.

애플뿐인가요? 가장 첨단 반도체를 설계하는 엔비디아, 퀄컴, AMD, 브로드컴 같은 회사들이 TSMC에 제조를 맡기고 있어요. 물론 100%는 아니고 상당부분을 TSMC에게 맡기고 나머지를 삼성전자 파운드리, UMC, 글로벌파운드리스 같은 회사에 맡기고 있어요.

애플 외에도 구글, 아마존, 마이크로소프트 같은 빅테크들의 반도체 독립이 이뤄지면서 파운드리 시장은 더 커질 것으로 보여요. 

모리스 창 TSMC 창업자의 MIT 특강 <MIT>

다들 반도체 직접 만든다! 

구글은 데이터센터용 AI반도체인 TPU를 직접 만들고 있고요. 이번에 CPU가 추가. 아마존도 데이터센터용 CPU와 GPU를 자체 설계한지가 꽤 되었어요. 마이크로소프트도 데이터센터용 CPU와 GPU를 직접 만들겠다고 작년에 발표. 메타도 자체 AI 반도체를 만들겠다고 밝혔고요.

인텔과 같이 직접 제조를 하는 반도체 기업들은 그래서 점점 어려움에 처하고 있어요. 삼성전자는 그래도 나은 편인데요. 삼성의 주력은 CPU같은 로직반도체가 아니라 메모리 반도체이고, 메모리 반도체는 아직 설계와 제조의 분리가 이뤄져있지 거든요.

삼성전자는 그전에도 파운드리 사업을 했지만 2017년부터 본격적으로 이를 키우기 시작했는데요. 그만큼 반도체 산업에서 제조와 분리가 얼마나 중요해졌는지를 보여주는 것.  

동아시아 국가들이 반도체 강한 이유  

반면에 인텔은 향후 파운드리의 고객들과 계속 경쟁이 이뤄질 수 밖에 없는 구조. 그래서 인텔 프로덕트와 인텔 파운드리의 별도 회계를 발표하고 강력한 칸막이를 만들기로 한 거죠. 인텔의 이런 조치는 사뭇 진지해보여요. 

왜 설계와 제조가 분리되는 걸까요? 이유는 매우 많아요. 첫째는 제조를 위해 대규모 자본이 필요하다는 건데요. 이제는 웬만한 큰 기업이 아니고는 반도체 제조 시설 구축을 위한 인프라 투자에 엄두를 내지 못하고 있어요. 그러니까 매우 소수의 기업으로 제조에 몰리는 거죠.

두번째 지식산업인 반도체 설계와 달리 반도체 제조는 노동집약적이고 공해가 많은 산업이에요. 미국의 반도체 제조시설이 아시아로 옮겨온 것은 환경오염과 근로자들의 건강 문제 때문이라는 설명도 있어요. 또, 직원들이 매우 근면성실하게 일해야한다는 점도 특징이에요. TSMC의 설립자인 모리스 창은 동아시아 국가들(일본, 대만, 한국, 중국)이 반도체 제조에 성공할 수 있었던 것을 공통적인 근면성으로 꼽기도 했어요.

인텔이 9일 아리조나주 피닉스에서 연 행사에 네이버에서도 참석. <인텔 비전2024>

블랙웰은 가우디가 잡는다  

9일 아침 구글이 미국 라스베이거스에서 자체적인 데이터센터용 CPU를 공개한 날, 인텔은 아리조나주 피닉스에서 '비전2024' 행사를 열었어요. 회사의 중심을 파운드리로 옮기는 가운데 기존의 '인텔 프로덕트'의 방향성을 엿볼 수 있는 행사였는데요.

새롭게 열리는 AI 반도체 시장에서 엔비디아의 점유율을 빼앗아오겠다는 강한 의지를 보였어요. 주인공은 언제나 가장 마지막에 등장하듯이 차세대 AI가속기인 가우디3가 행사의 후반부에 등장했어요. 인텔은 가우디3가 H100에 비해 학습과 추론에서 평균 50% 성능이 뛰어나다고 강조했어요. 

델컴퓨터와 슈퍼마이크로 같은 서버컴퓨터 제조기업들도 행사에 초청했고, 우리나라의 네이버도 행사에 등장. 네이버가 만들고 있는 하이퍼클로버X가 가우디3를 사용한다는 발표가 이뤄졌습니다. 마침 같은 시간 구글 행사에는 '카카오 브레인'이 등장했기 때문에 네이버와 카카오 두 회사의 다른 AI전략을 엿볼수 있었습니다.  

인텔은 기존의 시장을 수성하면서 새로운 시장을 공략하는 전략을 택했어요. 앞서 인텔이 PC용 CPU와 서버용 CPU에서 사방으로부터 공격을 당하고 있다고 말씀드렸는데요. 사실 기존에 쓰던 CPU를 바꾸는 것은 쉬운일이 아니랍니다. 기존 시장은 지키면서, AI반도체 시장을 공략하면서, 회사의 중심을 파운드리로 옮기려는 것이 인텔의 큰 그림인 것으로 보여요. 

한국 수출은 반도체가 캐리합니다. <매일경제>

다들 직접 생산하면.. 우리 수출은 어케 돼? 

파운드리 산업은 2020년대 들어서 엄청난 변화에 휘말리고 있는데요. 바로 전세계 국가들이 ‘우리 땅에 있는 파운드리에서 반도체 제조’를 내세우고 있기 때문.

가장 적극적인 나라는 미국이에요. 이미 반도체 설계는 미국이 으뜸이지만 파운드리 공장을 미국내에 짓도록 엄청난 보조금을 지불하겠다고 밝혔고 최근 보조금 규모가 하나둘 공개되고 있어요. 

TSMC, 삼성전자가 울며 겨자먹기로 미국내 공장을 짓고 있고, 인텔과 글로벌파운드리스도 ‘미국 기업’임을 강조하면서 많은 정부 지원금을 받게되었어요.

이렇게 되면 대만과 한국에서 생산되는 반도체는 크게 줄어들게 되고 수출도 줄어들게 됩니다.

이건 미국 뿐만이 아닌데요. 유럽도 EU내에서 반도체 제조를 강조하면서 TSMC가 ESMC라는 합작사를 독일에 만들었어요. TSMC가 70%를 보유하지만 나머지는 유럽계 반도체 기업인 인피니언, NXP반도체, 보쉬가 지분을 보유하고 있죠.

경제대국인 중국과 인도도 자체 제조에 노력중인데요. 중국은 미국의 견제에도 불구하고 파운드리 회사인 SMIC를 엄청나게 키우고 있어요. 인도도 대만 PSMC와 타타그룹이 손을 잡고 파운드리 공장을 짓기로 했어요.

테크 업계 플랫폼 변화는 엄청난 기회를 만들어 냅니다 <베네딕트 에반스>

AI가 반도체 산업의 판도 또 바꿀까?  

인텔과 TSMC의 스토리를 보면 산업의 변화가 결국 반도체 기업의 운명을 바꿨다고 할 수 있는데요. PC에서 스마트폰으로 이동했던 반도체 산업의 중심은 지금 AI반도체로 옮겨가고 있는 것 같아요. 하지만 AI반도체가 과연 하나의 칩을 의미하는지 아니면 데이터센터라는 규모로 확대해서 봐야할지는 좀 생각이 필요해요.

스마트폰이나 PC에서는 작은 반도체의 성능이 중요했고, 혁신의 중심에 있었지만 데이터센터 중심인 AI에서는 네트워크나 전력장비, 냉각장치가 더 중요해질 수도 있어요. 무엇보다 반도체 미세공정이 한계에 도달했거든요.

그리고 스마트폰과 클라우드 산업이 확실한 수요를 보여줬고 이에 맞춰 엄청난 규모의 인프라 투자가 이뤄졌던 것에 비해, AI는 아직 입증되지 않았어요. 물론 테크산업의 거대한 흐름은 지금 AI와 데이터센터를 향해 가고 있는 것은 명확해요. 하지만 AI가 스마트폰과 클라우드 산업과 같은 규모와 속도를 보여줄지는 계속 지켜봐야할 것 같아요. 

한줄 브리핑 🎤

• 일론 머스크 테슬라 CEO가 8월8일 로보택시를 공개할 것이라고 X에서 말했어요. 그는 테슬라가 저가인 모델2를 포기했다는 보도에 대해서도 부인. 추락하던 테슬라 주가가 로보택시에 대한 기대감으로 반등! 
• 애플 비전 프로가 사생활 문제로 외부 카메라를 개발자들에게 사용하지 못하게 하고 있어서 앱 개발이 어려워진다는 보도.
• 사모펀드 블랙스톤이 홍콩거래소에 상장된 화장품 회사 록시땅을 인수해서 상장폐지시킬 것이라는 보도.

• 메타가 다음달 오픈소스 LLM인 메타3를 공개할 것이라고 컨펌했어요. 메타가 라마2를 공개한 것은 지난해 7월. 슬슬 새로운 모델이 나올 때가 되었는데요. 가장 영향력 있는 오픈소스 모델인 만큼 많은 관심이 쏠리고 있어요. 과연 메타의 라마3가 매콤한 마라맛을 보여줄까요? 

• 미국 상원 공화당 원내대표인 미치 맥코넬이 하원을 통과한 '틱톡 강제 매각법'에 동의한다는 입장을 밝혔어요.