“AI 반도체 시장”… CPU·GPU 등 영역을 넘나드는 개발 경쟁 치열

[디지털비즈온 김맹근 기자] 인텔·엔비디아 등 기존 강자들 위협하며 경계를 허무는 반도체 기술 개발 활기를 뛰고 있다. 스마트폰AP의 강자 퀄컴과 GPU를 대표하는 엔비디아가 지난해 하반기 인텔이 장악하고 있는 CPU 시장 참전을 선언하며 영역을 파괴하는 행보로 주목된다.

퀄컴 연례행사 ‘스냅드래곤 서밋 2023(10.23)’에서 PC를 혁신할 강력한 CPU 솔루션 ‘스냅드래곤 X 엘리트 플랫폼(Snapdragon X Elite platform)’ 발표했다. 엔비디아는 ARM 기반 마이크로소프트 윈도에서 구동하는 CPU 설계를 시작해 전력 소모량 대비 성능이 우수한 제품을 2025년 출시한다는 목표이다.

지난 4월 현재 구글·인텔·메타의 새로운 칩 발표가 이어지면서 경쟁은 더욱 치열해질 전망이다. 4.9일 구글은 자사 첫 ARM 기반 CPU 액시온과 AI 전용 텐서처리장치(TPU) 후속 제품 ‘v5p’, 인텔은 엔비디아 GPU H100 성능을 넘어서는 가우디3, 메타는 AI 반도체 후속 버전으로 MTIA(Meta Training and Inference Accelerator) 공개했다.

생성형 AI 주도권을 강화하기 위해 MS·애플 등 거대 플랫폼 기업의 자체 AI 칩 개발도 활기를 띠면서 AI 반도체 시장은 고공 성장세이다. MS는 ‘Microsoft Ignite 2023(11.15)’에서 자체 개발한 AI용 GPU ‘애저 마이아’와 클라우드(가상 서버)용 CPU ‘애저 코발트’ 소개했다. 아마존은 ARM 기반 자체 서버용 프로세스 그래비톤에 이어 업그레이드한 AI 칩 트레니엄2를 공개 했으며 애플은 PC용 M 시리즈, 모바일용 A 시리즈 등 애플 실리콘을 기반으로 독자 생태계 강화하고 있다.

“CPU=인텔”, “GPU=엔비디아”의 공식을 벗어나 자체 칩 역량을 제고하며 생성형 AI 주도권을 확보하기 위한 경쟁이 격화하면서 AI 반도체 시장은 경계가 흐려지는 빅블러 시대 맞이하고 있다. 가트너에 따르면 글로벌 AI 반도체 시장은 2022년 약 423억 달러에서 2027년 1,370억 달러로 동기간 연평균성장률(CAGR) 26.5%의 성장률을 달성할 전망이다.

‘인텔 비전 2024’에서 가우디3 공개, 엔비디아 H100과 경쟁 예고했다. 인텔은 미국 애리조나주 피닉스에서 ‘인텔 비전’ 행사를 개최(4.9, 현지시간)하며 자체 개발한 최신 AI 가속기 ‘가우디3’를 발표하고 3분기 중 출시 예고했다.

가우디3는 단일 칩, 7나노 공정인 전작 가우디2와 달리 2개의 동일한 실리콘 칩을 하나로 패키징한 형태이며 5나노 공정으로 생산한다. 메타의 오픈AI 모델인 라마와 아랍에미리트가 개발한 오픈소스 대형 언어모델인 ‘팔콘’ 등에서 가우디3 성능을 테스트했다고 설명하며 엔비디아의 AI 반도체 ‘H100’ 대비해 소개했다.

‘인텔 비전 2024’에서 가우디3 공개, 엔비디아 H100과 경쟁 예고

인텔은 미국 애리조나주 피닉스에서 ‘인텔 비전’ 행사를 개최(4.9, 현지시간)하며 자체 개발한 최신 AI 가속기 ‘가우디3’를 발표하고 3분기 중 출시 예고했다. 가우디3는 단일 칩, 7나노 공정인 전작 가우디2와 달리 2개의 동일한 실리콘 칩을 하나로 패키징한 형태이며 5나노 공정으로 생산한다.

메타의 오픈AI 모델인 라마와 아랍에미리트가 개발한 오픈소스 대형 언어모델인 ‘팔콘’ 등에서 가우디3 성능을 테스트했다고 설명하며 엔비디아의 AI 반도체 ‘H100’ 대비해 소개했다. 가우디3를 메타의 라마2와 오픈AI GPT-3를 활용해 테스트한 결과, 모델 학습 시간에서 가우디3가 엔비디아 H100 대비 더 빨랐다고 강조했다.

한편 기업용 AI에 대한 전략적 비전도 소개하고 학계·산업계 파트너와의 협력 중시한다. 인텔이 기업용 AI 시장에서 선도적인 위치를 유지하고, 미래 기술 변화에 적극적으로 대응하기 위한 전략의 일환이다. AI 4대 석학 중 한 명으로 꼽히는 앤드루 응 스탠퍼드대 교수, 독일의 보쉬 등과 협력하며 과거 PC CPU 시장을 장악했던 것처럼 AI 반도체 시장에서도 도전한다는 구상이다.

데이터센터, 클라우드 및 에지용 차세대 프로세서를 위해 새롭게 브랜딩 한 ‘인텔 제온 6 프로세서’에 대해서도 언급했다. 인텔은 2017년 제온 프로세서 라인업을 재정비하고 ‘n세대 제온 스케일러블 프로세서’ 명칭을 적용, 이후 2021년 3세대, 지난해 4세대·5세대 제온까지 이 명명법을 유지해 왔으나 올 2분기부터 출시할 제온 프로세서는 ‘제온6(Xeon 6)’로 이름을 단순화했다.

구글 클라우드 넥스트 2024 CPU 액시온, TPU v5p 등 소개

구글 클라우드는 미국 라스베이거스에서 ‘구글 클라우드 넥스트 2024’를 개최(4.9), 생성형 AI 기반으로 혁신하는 ‘AI 생태계’ 비전을 제시하며 다양한 신제품과 서비스 공개했다. ARM 기반 데이터센터용 CPU 액시온(Axion)과 AI 전용 반도체 텐서처리장치(TPU) 신제품 ‘v5p’에 이목 집중되고 있다.

액시온은 데이터센터용으로 자체 설계한 ARM 기반 CPU 액시온은 동급의 현세대 x86 CPU보다 최대 50% 상향된 성능과 60% 향상된 에너지 효율성을 갖추었다고 발표했다.

구글이 지금까지 ARM 설계를 바탕으로 스마트폰 두뇌 역할을 하는 AP 칩 ‘텐서’ 시리즈를 선보여왔지만 서버용 CPU를 내놓은 것은 이번이 처음이다. 구글은 구글 컴퓨트 엔진(Compute Engine)이나 쿠버네티스 엔진 등 다양한 구글 클라우드 서비스에서 ‘액시온’을 사용할 수 있도록 제공할 예정이다. 구글은 향후 신설할 데이터센터는 온전히 AI에 집중할 계획이며 이는 AI 모델을 트레이닝하고 발전시키기 위한 것의 일환이라고 설명했다.

영역을 넘나드는 반도체, IT 강자들의 개발 경쟁에 대응 필요

脫 인텔이 가속화되면서 도전에 직면한 인텔이 AI 가속기를 공개하며 엔비디아가

장악한 GPU 시장에 본격 참전하고 있다. 스마트폰 AP의 강자 퀄컴, AI GPU에 특화되었던 엔비디아 등 각 분야 반도체 지배자들이 인텔이 장악하고 있는 CPU 시장에 진출한다.

인텔 비전 행사 2024에서는 AI PC 시대를 여는 종합 반도체 기업으로서의 엔비디아의 H100을 능가하는 가우디3를 앞세워 위상 강화하고 있다.

D램, 낸드, CPU, GPU 등 한 분야에 특화된 것이 아니라 영역을 파괴한 글로벌 반도체 업계의 기술개발, 투자·향후 전략 및 포트폴리오 다변화 움직임 예의주시하고 이다. 반도체 업계의 독자적인 칩 설계 트렌드가 점진적으로 확산하면서 기존 프로세서 강자가 어려움에 봉착하게 되고 새로운 전략과 제품으로 실마리를 풀어나갈 전망이다. 메모리 시장 강자인 국내 업계도 AI 시대 대비한 반도체 포트폴리오를 짜임새 있게 구성하고 과감한 투자를 통해 글로벌 반도체 기업과의 경쟁에 철저히 준비 강화한다.