9월 18일로 끝나는 주의 Semiconductor Engineering 리뷰는 반도체 산업의 한 가지 흐름을 반영하는 폭넓은 발전을 모았다. 인공지능 수요 증가는 기업과 정부가 메모리, 데이터센터, 첨단 제조, 패키징, 전력 사이에서 투자를 재배분하도록 만들고 있다. 그러나 이러한 확장은 균등하게 진행되지 않는다. 첨단 노드의 높은 비용, 현지 인프라 부족, 보안 및 공급망 위험이 확장에 분명한 한계를 설정하고 있다.
메모리가 경쟁의 중심으로 이동하다
Infineon은 NOR 플래시 및 F-RAM 사업을 Winbond에 11억 2,000만 달러의 현금으로 매각하기로 합의했으며, 예상 거래 종결 시점은 2027년 하반기다. 리뷰에 따르면 이 조치는 Infineon이 핵심 반도체 사업에 자원을 집중할 수 있도록 하는 한편, Winbond에는 메모리 포트폴리오 확장을 의미한다.
미국에서는 SK hynix가 Intel과 메모리 칩 제조를 위한 탐색적 협의를 진행하고 있으며, Intel의 오하이오 공장 일부를 임대하거나 Intel 및 클라우드 서비스 제공업체들과 합작사를 설립하는 방안이 포함될 수 있다. 그러나 SK hynix는 확정된 계획이나 최종 합의가 없다고 확인했다. 또 다른 발전으로 Micron은 서버용 512기가바이트 DDR5 모듈을 선보였다. 이 모듈은 DRAM 다이를 수직으로 적층하고 TSV를 사용해 연결한다.
이러한 발전은 메모리 용량과 메모리 통합 방식이 더 이상 프로세서와 분리된 단순한 부품이 아니라 인공지능 인프라 설계의 일부가 되었음을 시사한다. TrendForce는 또한 NOR 플래시 공급이 연말까지 빠듯한 상태로 유지될 것으로 예상하며, 고용량 제품 가격이 90%에서 110%까지 상승할 가능성이 있다고 전망한다.
인공지능이 경쟁 범위를 칩에서 시스템으로 확대하다
Huawei는 컴퓨팅, 연결, 스토리지를 아우르는 11개 인공지능 칩 포트폴리오를 공개했다. 회사는 Ascend 960 프로세서가 950 시리즈에 비해 컴퓨팅 성능을 두 배로 높일 것이라고 밝혔으며, 두 가지 버전이 계획보다 앞선 2027년에 출시될 예정이다. Huawei는 개별 칩 성능의 제약을 보완하기 위해 시스템 수준의 확장에 의존하고 있다.
AI Infra Summit에서 Cornelis는 시스템 내부 및 시스템 간 확장을 위한 개방형 네트워크 아키텍처를 발표했다. 이 아키텍처에는 연결 패브릭에 통합된 프로그래밍 가능한 컴퓨팅이 포함되며, 2억 500만 달러의 자금 조달과 Qualcomm과의 협력도 함께 공개됐다. 다른 기업들은 데이터 인터페이스, 패브릭에 직접 연결되는 GPU 메모리, 공유 메모리, 1.6테라비트 속도의 광 연결, 인공지능 및 고성능 컴퓨팅 시스템을 위한 멀티다이 연결 솔루션을 선보였다.
McKinsey는 추론 워크로드에 최적화된 칩 수요가 증가하고 있다고 지적한다. 한편 Amazon, Google, Meta, Microsoft는 반도체 기업들과 협력해 맞춤형 칩을 설계하고 이를 상업적으로 판매하는 방안을 검토하고 있다. Axelera AI와 Ambarella 같은 기업들도 지속적인 추론과 엣지 인공지능을 겨냥한 프로세서를 출시했다.
첨단 노드와 제조: 비용이 많이 들고 불균형한 성장
CSIS는 2나노미터 기술로 칩을 설계하는 비용을 약 7억 2,500만 달러로 추산했으며, 28나노미터에서는 4,800만 달러라고 밝혔다. 이러한 격차는 대부분의 기업이 첨단 칩 개발에 접근하기 어렵게 만들며, 설계 자금과 제조 능력이 반도체 정책에서 서로 맞물린 두 가지 사안이 되도록 한다.
MediaTek은 스마트폰용 Dimensity 9600 Pro 프로세서를 출시했다. 이는 회사 최초의 2나노미터 프로세서이며, 생성형 인공지능 애플리케이션을 위해 개선된 NPU를 탑재했다. 2나노미터 미만 제조에서는 치수 축소와 오차 허용 범위 감소로 인해 테스트, 계측, 검사, 제조가 더욱 긴밀하게 연결되고 있다.
반면 CSET에 따르면 2025년 전 세계 반도체 장비에서 중국 기업의 점유율은 CMP 장비 12.6%, 식각 및 세정 장비 10.2%, 증착 장비 9.8%로 높아졌다. 리소그래피는 여전히 약점으로 남아 있으며, 조립·테스트·패키징 장비에서 중국 공급업체의 점유율은 하락했다.
미국보다 넓어진 투자 지도
확장 계획은 북미와 아시아에 걸쳐 분산되어 있다. 일본과 미국은 미국 내 잠재적인 칩 공장에 관해 협의 중이며, GlobalFoundries와 Marvell은 버몬트에서 실리콘-게르마늄 생산 능력을 늘리는 확대 협정을 체결했다. Air Products는 애리조나 가스 공급 인프라에 2억 5,000만 달러를 투자할 계획이다. 또한 IBM은 뉴욕주 올버니에서 양자 칩 제조를 위한 10억 달러 규모의 연방 지원금을 확정했으며, 최초의 양자 칩이 현재 300mm 시설을 거치고 있다고 밝혔다. 이와 별도로 10억 달러의 투자도 진행 중이다.
인도에서는 Applied Materials가 2035년까지 최대 50억 달러를 투자하는 계획을 발표했다. 여기에는 140에이커 규모의 칩 연구 단지와 공급망, 개발, 인력의 대규모 확대가 포함된다. Fujifilm은 구자라트의 반도체 소재 공장에 약 8,300만 달러를 투자하고 있으며, Tata Electronics는 Assam에서 첨단 패키징 역량을 개발하기 위해 Besi와 협력하고 있다. 또한 Nexperia와 Tata Electronics는 제조, 조립, 테스트를 포괄하는 파트너십을 발표했다.
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이러한 상황은 인공지능 확장이 더 빠른 프로세서의 확보에만 의존하지 않는다는 점을 보여준다. 메모리, 패키징, 인터커넥트, 전력, 소재, 제조 장비가 잠재적인 병목 지점이 되었으며, 정부와 민간 투자는 생산 역량을 지리적으로 재배분하고 있다.
유럽의 격차는 뚜렷하게 나타난다. Global Electronics Association과 DECISION Études & Conseil의 보고서에 따르면, 유럽연합에 본사를 둔 기업들은 역내 데이터센터 칩 시장의 6%, 서버 제조 및 조립의 7%, 클라우드 인프라의 8%만을 차지한다. 2021년 이후 유럽의 서버 시스템 수요는 연간 36% 성장한 반면, 현지 제조 성장률은 20%에 그쳤다.
그러나 이러한 수치가 모든 발표가 실제 생산 능력으로 전환되었다는 뜻은 아니다. SK hynix와 Intel의 협의는 여전히 탐색 단계이며, 일부 프로젝트는 2035년까지 이어지는 계획으로 발표되었다. 또한 매출 전망과 자금 조달은 제품의 성공이나 공장 가동 준비 상태를 입증하기보다는 시장의 흐름을 반영한다. 따라서 실질적인 질문은 발표된 투자 규모만이 아니라, 이러한 프로젝트가 대규모 생산을 제공하고 소재와 전력을 확보하며, 상승하는 설계 비용 속에서 경제적 수익을 달성할 수 있는지 여부다.