[손재권의 실리콘밸리 투데이] 팬데믹 기점 반도체도 중대 전환점
제조업을 내다 버리고 서비스업을 전체 산업의 70%로 채웠던 미국이 코로나19 방역에서 제조업의 중요성을 깨닫고, 제조업 부활을 위한 움직임의 하나로 ‘반도체 굴기’에 인텔을 내세웠다. 정부가 산업에 적극 개입하는 아시아식 성공 방식을 미국이 채택한 것으로 미국의 정책 전환이라는 점에서 의미가 있다(①, ②). 반도체 공급 부족 현상이 심화하는 가운데, 아마존이 최근 칩 개발을 공식화하면서 구글, 애플, 페이스북 등 빅테크 기업들이 모두 반도체 기업화하는 상황이 벌어졌다. 이른바 ‘빅테크 세미컴’인 것이다(③).
인텔의 새로운 최고경영자(CEO) 팻 겔싱어가 지난달 23일(현지시간) 이렇게 선언했다. 이날 겔싱어는 미국 애리조나주에 200억 달러를 투자, 대규모 생산 공장 두 개를 건설하고 본격적으로 파운드리(반도체 위탁 생산) 서비스를 시작하겠다고 밝혔다. 인텔 파운드리 서비스는 22나노미터(nm) 공정으로 시작하고 향후 7나노로 업그레이드할 예정이다. 인텔의 이날 발표에 미 바이든 행정부와 애리조나주에서도 인텔의 공장 설립을 전폭적으로 지원하겠다고 밝히며 화답했다.
‘인텔의 컴백’은 그동안 주가가 부진하고 기술 경쟁력이 뒤처졌던 회사(인텔)의 부활을 의미하는 것은 아니었다.
인텔의 발표는 미국 정부와 언론에서도 큰 관심을 두고 비중 있게 보도했다. “미국의 자존심이 돌아올 것”이라고 믿는 분위기였다. 그동안 중국 등 아시아에 의존해 마스크 하나 제대로 만들지 못했던 미국의 과거를 반성하고 이제는 제조업도 미국이 이끌겠다는 의지를 반영하는 것으로 받아들여졌다. 정부가 민간 기업의 비즈니스에 관여하지 않고 ‘룰’을 만들어 자유로운 경쟁을 보장하는 것이 미국식 자본주의의 특징이었다. 하지만 ‘반도체’와 ‘5G’, ‘인공지능’ 등 미래 기술 분야에서는 다르다. 정부가 적극 개입해 ‘위너’를 선택하는 아시아식 성공 방식을 미국이 따라하는 정책 전환의 의미도 있었다. ‘반도체 굴기’는 중국의 전유물이었다. 하지만 이제 미국이 ‘반도체 굴기’를 통해 최강국 미국을 다시 만들겠다는 의지가 깔려 있었다.
미국의 반도체 굴기는 인텔, 엔비디아, AMD 등 전통 반도체 업체만 이끄는 것이 아니다. 글로벌 비즈니스를 이끄는 실리콘밸리 기업인 애플, 구글, 마이크로소프트(MS), 아마존, 페이스북 등 빅테크 기업도 자체 반도체 개발을 선언하고 속속 자체 칩 개발을 추진하고 있다.
실제 지난달 30일(현지시간) 미국의 테크 전문매체 디인포메이션에 따르면 아마존은 2015년 인수한 반도체 개발 업체 안나푸르나랩스 팀을 통해 네트워크 스위칭용 칩을 개발 중이다.
자체 네트워킹 칩을 활용해 아마존 클라우드(AWS) 서비스 성능을 개선한다는 목표다. 아마존이 자체 칩을 사용하면 현재 칩 공급원인 브로드컴에 대한 의존도를 줄일 수 있다. 이날 보도의 파장은 커서 경쟁사 브로드컴 주가가 3.48% 하락했을 정도였다.
아마존이 자체 칩 개발을 공식화함에 따라 아마존, 구글, 애플, MS, 페이스북 등 빅테크 기업들의 반도체 칩 개발 및 통합 전략이 모두 공개됐다. 빅테크 기업이 반도체 자체 개발을 통해 ‘빅테크 세미컴’(BigTech Semiconductor company)이 되는 셈이다.
그렇다면 빅테크 기업이 인텔, 퀄컴, 브로드컴, 삼성전자 등에 의존하지 않고 반도체를 직접 설계하는 이유는 무엇일까?
첫째, 각사의 핵심 서비스 및 제품을 개선하는 데 반도체 성능 향상이 가장 중요하기 때문이다. 빅테크 기업의 스케줄에 맞춰 제품을 생산할 수 있게 됐다. 애플의 M1 칩이 대표 사례다. 애플은 M1 칩으로 기존 인텔칩에 비해 성능이 획기적으로 개선된 맥북 시리즈를 선보이며 호평받고 있다. 애플은 컴퓨터와 칩을 동시에 설계 제작하기 때문에 외관이나 기구 설계, 방열 처리, 전력 요구 등을 함께 고려하며 출시한다. 이에 따라 전체적으로 균형 잡히고 쉽게 따라갈 수 없는 완성도를 가진 제품을 만들었다. 또 제품 출시 시기, 가격에 강력한 통제권을 가지게 됐다. 과거엔 기존 반도체 업체(인텔 등) 신제품 출시에 의존, 신제품을 만들 수밖에 없었기 때문에 최적의 출시 타이밍을 놓쳤다. 이제는 핵심 부품을 내재화해 단일 이익 구조로 제품의 가격을 통제할 수 있게 됐다.
●M1 칩 개발 애플, 뮌헨 반도체 연구소 개설 계획
애플은 여기에 그치지 않고 2022년 독일 뮌헨에 대규모 반도체 설계 연구소를 개설할 계획이라고 밝혔다. 애플의 뮌헨 반도체 연구소는 AP, 5G 모뎀칩, 차세대 무선 기술 등을 연구할 계획이다. M1 칩 외에도 5G 모뎀칩과 데스크톱 고성능 프로세서도 독자적으로 설계해 사용하는 것은 시간문제가 됐다.
애플의 이 같은 전략은 모든 실리콘밸리 빅테크 기업으로 옮겨 갔다. 구글도 모바일 애플리케이션 프로세서(AP·코드명 ‘화이트채플’)를 개발 중이며, MS 역시 최근 자체 서버와 서피스PC용 중앙처리장치(CPU)를 개발 중이라고 보도된 바 있다. 페이스북은 오큘러스 디바이스를 위해 자체 칩을 설계 중이다. 실리콘밸리에서는 페이스북의 칩 관련 발표가 임박했다는 소문도 들린다. 페이스북은 가상현실(VR) 기기 오큘러스의 성능을 높이려면 무게를 더 가볍게 하고, 처리 속도를 높이며 전력 소비량을 낮춰야 한다. 이를 위해 칩 자체 설계를 결정했다.
둘째, ARM 기반(아키텍처) 반도체 설계가 가능해져 반도체 제조의 민주화가 됐기 때문이다. 빅테크 기업 모두 ARM 코어를 활용해 칩을 직접 설계하고 있는데 이 기술을 활용하면 각 기업에 맞는 제품을 최적화해 개발할 수 있게 된다. 이렇게 설계된 칩은 TSMC나 삼성전자 등 반도체 파운드리 업체에서 제조하는 방식이다(이 사업에 인텔이 뛰어들었다). ARM의 아키텍처도 한 단계 발전, 이제는 ‘필수불가결’한 방식이 됐다.
실제 ARM은 지난달 31일 기기 성능을 30% 높일 수 있는 아키텍처(Armv9)를 발표, 성능을 10년 만에 크게 높였다. ARM 측은 새로운 설계를 통해 약 3000억개의 칩이 개발될 것으로 예상했다. ARM은 새로운 설계를 통해 신호 처리 성능과 보안, 인공지능(머신러닝) 등 성능을 30%가량 상승시킬 수 있도록 했다. 이 아키텍처는 삼성전자의 엑시노스 AP에도 적용될 예정이다. 앞으로는 스마트폰 외에도 자율주행차, VR 헤드셋, 대규모 AI 데이터센터, 스마트시티, 스마트 공장, 스마트 냉장고 등의 개발에도 ARM 아키텍처 기반 칩이 더 광범위하게 내장된다. 빅테크 기업들이 이제 이 설계를 직접 해 생산하고 시장을 장악하겠다는 것이다.
●반도체 공급부족 현상 최소 연말까지 지속
셋째, 반도체 공급 부족 현상이 심각하기 때문이다. 현재 자동차, PC용 반도체에 이어 스마트폰과 가전용 반도체도 공급 부족이 시작됐다. 특히 스마트폰에 탑재되는 핵심 칩(AP, 모뎁칩, RF) 등의 반도체가 부족한 상황이다. 이 같은 상황은 최소 올해 말까지 지속되는데 반도체 수급 불안으로 제품 개발이 지연되고 있다. 실리콘밸리 빅테크 기업 입장에서는 언제든 반도체 공급 부족 현상이 올지 모르기 때문에 타사에 의존하기보다 자체 설계에 따른 자체 생산으로 수요에 맞게 제때 공급하려 하고 있다.
이처럼 글로벌 테크 산업은 2020년 코로나19 팬데믹을 기점으로 중대한 전환점을 맞이하게 됐다. 대대적인 반도체 공급 부족 현상을 겪는 데 이어 반도체 설계와 생산의 패러다임이 완전히 바뀌고 있는 것이다. 이에 따른 거대한 산업 재편이 예상된다.
더밀크 대표
■ 용어 클릭
●파운드리 팹리스 업체가 설계한 반도체를 생산 및 공급하는 사업. 제조업의 주문자상표부착생산(OEM) 공급과 비슷한 개념.
●모바일 AP 스마트폰 등에서 각종 앱 구동과 그래픽 처리를 담당하는 핵심 반도체로 PC의 CPU에 해당.
●아키텍처 반도체 설계자산(IP)을 기반으로 한 칩 제조의 기본 구조.
2021-04-02 27면
