엔비디아에 도전하는 중국의 반도체 기업들

기사입력 : 2024년03월08일 13:43

최종수정 : 2024년03월08일 13:54

미국의 대중국 반도체 제재 지속 강화
엔비디아는 1/5 성능 대폭 하향 제품 중국 판매
중국 업계는 화웨이의 GPU에 큰 기대
하이광신시, 한우지, 룽신중커 등 GPU 개발 박차

[베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 현재 중국은 미국으로부터 강도 높은 반도체 제재를 받고 있다. 중국 기업들은 고사양의 반도체를 수입할 수 없으며, 반도체 제조 장비를 수입할 수 없고, 반도체 관련 기술을 이전 받을 수도 없는데다, 전 세계 반도체 파운드리(반도체 외주 제작업체)와의 협력에도 제한이 부과돼 있다. 중국의 많은 반도체 업체들이 미국 상무부의 블랙리스트에 등재되어 외국 기업과의 협력이 차단됐다.

현재 중국의 반도체산업 중 가장 뼈아픈 분야 중 하나는 GPU(그래픽처리장치)다. 미국의 인공지능(AI) 업체인 오픈AI가 챗GPT와 소라(Sora)를 개발해 출시하며, AI 분야에서 역사적인 혁신을 이뤄냈다. 오픈AI가 창출한 성과의 바탕에는 대규모 빅데이터를 처리할 수 있는 AI 칩(GPU)이 존재한다.

현재 엔비디아의 최첨단 AI 칩인 A100과 H100 칩은 중국 수출이 금지되어 있다. 이에 엔비디아는 A100과 H100을 기반으로 성능을 낮춘 A800과 H800을 만들어 중국 시장에 수출해 왔다. 하지만 지난해 10월 미국이 대중국 반도체 제재를 강화하는 조치를 내놓자 엔비디아의 A800과 H800의 중국 수출도 불가능해졌다.

이에 엔비디아는 A800과 H800보다 성능을 더욱 낮춘 H20 칩을 만들어 중국시장에 판매하고 있다. 하지만 H20의 연산 능력은 296TFlops(테라플롭스·1초당 1조번의 연산 처리가 가능한 컴퓨터 성능 단위)다. 엔비디아의 AI 칩 H100(1979TFlops)과 비교하면 H20의 연산 능력은 5분의 1 수준에 불과하다. H100에 비해 대폭 하향 조정된 H20의 연산능력은 중국이 자체적으로 만들어낼 수 있는 최고성능의 AI 칩과 비슷한 수준이라는 것이 업계의 평가다.

중국의 반도체 업체들은 GPU 국산화를 위해 상당한 노력을 기울이고 있지만, 좀처럼 파괴력 있는 성과는 나오지 않고 있다. 중국 정부를 비롯해 중국 IT 업계는 물론 전 중국인들이 기술 돌파를 학수고대하고 있지만 엄연히 존재하는 기술 격차가 하루아침에 없어지지는 않는다.

화웨이 쉬즈쥔(徐直軍) 부회장이 지난 2019년 어센드 910 발표회에서 제품모형을 들어보이고 있다. 미국의 집중 제재를 받고 있는 화웨이는 이후 반도체 관련 공개행사를 극도로 자제하고 있다. [사진=바이두 캡쳐]

◆ 가장 앞선 업체 화웨이의 하이실리콘

중국에서 AI 칩을 개발하는 곳 중 가장 앞선다는 평가를 받는 업체는 화웨이(華爲)다. 엔비디아의 젠슨 황 CEO 역시 최근 "화웨이가 AI 칩 분야에서 매우 막강한 경쟁자"라고 발언한 바 있다.

화웨이가 현재 판매 중인 AI 칩은 어센드(중국명 성텅, 昇騰) 910B다. 어센드910은 화웨이가 2019년 출시한 GPU다. 화웨이는 에센드910의 업그레이드 버전인 910B를 지난해 출시했다. 화웨이의 팹리스(반도체 설계 전문업체) 자회사인 하이실리콘(중국명 하이쓰, 海思)이 설계했으며, 중국 최대 파운드리인 SMIC(중신궈지, 中芯國際)가 7나노 공정으로 생산한다.

어센드910B의 성능은 엔비디아 H100의 절반 수준인 것으로 전해지고 있다. 현재 중국 내 H100 판매가 금지된 상황에서 중국의 IT 대기업들은 어센드910B를 차선책으로 구매하고 있다. 910B는 지난해 최소한 5000개를 판매한 것으로 나타났다. 이에 더해 올해 판매량이 40만개를 넘어설 것으로 예상되고 있다. 올해 중국의 국영 통신사들은 대규모 데이터서버를 구축할 방침이며, 이를 구동시킬 칩을 대량으로 구매할 것으로 예상된다. 해당 수요 대부분을 화웨이의 어센드910B가 채울 것으로 전망된다.

중국 톈펑(天風)증권의 보고서에 따르면 2022년 중국 내 AI 가속기는 109만대가 판매됐으며, 이 중 85%를 엔비디아가, 10%를 화웨이가 공급했다. 중커수광(中科曙光), 한우지( 寒武紀), 징자웨이(景嘉微) 등 중국 내 다른 업체가 나머지 5%를 공급했다. 톈펑증권은 엔비디아가 차지했던 85%의 시장을 중국 업체들이 메울 것으로 예상하고 있다.

특히 화웨이의 어센드칩은 현재 그 성능이 지속적으로 업그레이드되고 있는 것으로 전해지고 있다. 중국의 대표적인 AI 기업인 아이플라이텍(중국명 커다쉰페이, 科大訊飛)의 류칭펑(劉慶峰) 회장은 지난해 8월 한 포럼에 참석해 "화웨이가 개발 중인 GPU 연산 능력이 이미 엔비디아의 A100에 필적한다는 사실을 기쁜 마음으로 여러분께 알려드린다"고 말한 바 있다.

화웨이의 어센드910B가 대항마이기는 하지만 여전히 성능의 격차가 존재한다. 또한 엔비디아는 강력한 CUDA 생태계를 갖추고 있지만, 중국 업체들은 CUDA를 사용할 수 없기 때문에 자체 생태계를 갖춰야 한다. 이는 상당히 복잡하고 어려운 작업이다.

CUDA는 엔비디아 GPU를 기반으로 한 소프트웨어 및 하드웨어 생태계다. CUDA는 고성능 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있는 프로그래밍 모델과 툴킷을 제공한다. 오픈AI와 같은 IT 업체들은 CUDA를 활용해 새로운 서비스를 창출해 낼 수 있다. 중국의 반도체 업계로서는 칩 설계 및 생산 능력이 부족한데다 생태계마저 제대로 갖춰지지 않았다는 난점을 지니고 있는 셈이다.

SMIC 본사 전경모습. SMIC는 중국내에서 유일하게 7nm(나노미터)급 반도체를 생산할 수 있는 파운드리로, 화웨이의 GPU를 제작하고 있는 것으로 전해진다. [사진=SMIC]

◆ 하이광신시, 한우지, 룽신중커 등 주목

중국의 또 다른 팹리스인 하이광신시(海光信息) 역시 최근 들어 각광을 받고 있다. 하이광신시는 AI 연산에 특화된 GPU를 개발하고 있다. 회사측은 자체 제작한 GPU가 AI 연산 분야에서 중국 내 최고 수준이라고 자평하고 있다. 하이광신시가 개발한 GPU는 최근 바이두와 알리바바의 검증을 통과했다. 이 GPU는 아직 시장에 공개되지는 않았으며, 올해 출시될 것으로 예상되고 있다. 하이광신시는 중국과기원 산하 국영 반도체기업인 중커수광(中科曙光)의 자회사로 2014년 톈진(天津)에서 설립됐다.

2016년 설립된 중국의 유명 팹리스인 한우지(寒武紀, 캠브리콘) 역시 GPU 기대주로 꼽힌다. 2022년 한우지는 GPU 제품인 쓰위안(思元) 290, 쓰위안 370을 출시했으며, 해당 제품은 알리클라우드 등에 납품된 바 있다. 한우지는 현재 쓰위안 590을 개발하고 있다. 해당 제품은 엔비디아의 A100을 상당폭 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이 업체의 2022년 연말 기준 R&D 인력은 1205명이다.

중국의 대표적인 CPU 개발업체인 룽신중커(龍芯中科, Loongson)도 GPU를 개발하고 있다. 룽신중커는 올해 자체 개발 중인 GPU를 발표한다는 목표다. 룽신중커가 개발 중인 GPU의 명칭은 LG200이며, 그래픽처리는 물론 AI 연산 기능을 갖추고 있는 것으로 전해졌다. 이어 LG200의 출시를 기반으로 올해는 AI 연산에 특화된 GPU를 개발한다는 방침이다. 룽신중커는 2008년 3월 상하이에서 설립됐으며, 2001년 중국 최초로 중국산 CPU인 '룽신1호'를 개발한 중국과학원 산하 룽신연구팀이 그 전신이다.

2006년에 설립된 징자웨이(景嘉微)도 GPU를 전문적으로 개발하는 팹리스다. 징자웨이가 출시한 GPU인 JM9의 성능은 엔비디아의 게임용 그래픽카드인 G포스GTX1050과 유사하다. JM9은 글로벌 첨단 GPU와 여전히 큰 격차가 존재하지만, 징자웨이는 완전히 독립된 지재권을 보유하고 있다는 강점을 지니고 있다.

중국의 스타트업인 모얼셴청(摩尔線程)과 비런커지(壁仞科技) 역시 현지에서 많은 기대를 받고 있는 업체다. 모얼셴청은 2020년10월에 설립됐다. 설립자인 장젠중(張建中)은 엔비디아 부사장 겸 중국시장 총괄 매니저를 지낸 인사로 2005년부터 2020년까지 15년간 엔비디아에서 일했다. 무어스레드는 2022년 3월 GPU칩 수티(Suti, 蘇堤)를 출시한 바 있다.

또 다른 스타트업인 비런커지는 2019년 9월 설립됐다. 클라우드 컴퓨팅, AI 딥러닝, 그래픽 렌더링, 고성능 범용 컴퓨팅 등을 위한 GPU를 개발해왔다. 지난해 8월 비런커지는 BR100이라는 이름의 자체 GPU를 출시했다. 이 제품은 32비트 부동 소수점 연산 기준으로 512 TFLOPS(초당 1조회 연산)를 기록했다.

룽신중커가 지난해 11월 발표한 최신 CPU A6000 사진. 중국의 대표적인 CPU 팹리스인 룽신중커는 현재 GPU를 자개발하고 있으며, 올해 GPU 제품을 발표할 예정이다. [신화사= 뉴스핌 특약]

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삼성전자, HBM3E 12단 '승부수'..."파운드리 2분기 반등" [서울=뉴스핌] 김지나 김정인 기자 = 삼성전자가 SK하이닉스에 뺏긴 고대역폭메모리(HBM) 시장 주도권을 되찾기 위해 HBM3E 12단 제품을 하이닉스 보다 먼저 양산하겠다는 계획을 밝혔다. 공격적인 HBM 시장 전략을 제시한 것이다. 하지만 아직까지 HBM3E 제품에 있어 12단이 아닌 8단에 대한 고객들의 요구가 많은 상황이라 HBM3E 12단 제품의 앞선 양산 전략이 맞아 떨어질 진 두고봐야 하는 상황이다. 적자를 이어가고 있는 파운드리 사업부는 2분기부터 실적 반등이 기대되고 있다. ◆"HBM3E 8단 2분기말부터 매출 발생"...아직 시장 의구심 남아 30일 삼성전자는 올해 1분기 확정실적을 발표한 후 컨퍼런스콜을 통해 "업계에서 최초로 개발한 HBM3E 12단 제품 샘플을 공급하고 있고, 2분기 중 양산을 전개할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "HBM3E 8단 제품은 이미 초기 양산을 개시했고, 빠르면 2분기 말부터 매출이 발생할 것으로 전망된다"고 했다. 삼성전자 HBM3E 12H D램. [사진=삼성전자] 현재 HBM 시장에선 SK하이닉스와 삼성전자가 치열한 경쟁을 펼치고 있다. 지난해 인공지능(AI) 시장의 본격적인 개화와 함께 AI반도체로 불리는 HBM에 대한 시장 수요가 폭발적으로 늘기 시작했고, 이 시장에 적기에 대응한 SK하이닉스는 HBM 시장 주도권을 가져갔다. 반면 삼성전자는 SK하이닉스 보다 시장 대응에 한발 늦긴 했지만, HBM 제품 개발에 속도를 내며 빠르게 SK하이닉스 뒤를 추격하고 있다. 이번 컨퍼런스콜을 통해 엿볼 수 있는 HBM 시장에 대한 삼성전자 전략은 SK하이닉스가 HBM3E 8단 공급에 집중하고 있는 상황에, 더 높은 기술력을 요하는 HBM3E 12단을 SK하이닉스보다 먼저 양산해 HBM 시장 주도권을 잡겠다는 것이다. SK하이닉스는 지난 25일 1분기 실적 컨퍼런스콜에서 HBM3E 12단 제품을 내년부터 본격적으로 공급할 것이라고 밝혔다. SK하이닉스 측은 "올해 고객이 원하는 HBM3E 제품은 주로 8단"이라며 "HBM3E 12단 제품은 고객 요청 일정에 맞춰서 올해 3분기 개발을 완료하고 고객 인증을 거친 다음 내년 수요가 본격적으로 늘어나는 시점에 안정적으로 공급하려고 준비하고 있다"고 말했다. 삼성전자가 HBM3E 12단을 2분기부터 양산하겠다고 밝혔지만, 이것이 공급으로 이어질 진 아직 미지수다. 김선우 메리츠증권 애널리스트는 "실적발표에서 구호적으로 HBM 출하량을 공격적으로 말했는데, 아직까진 고객 승인이나 공식적인 발표가 없는 상황"이라며 "시장에서 의구심은 남아있는 것 같다"고 말했다. 삼성전자 관계자는 "HBM 공급규모는 비트 기준 전년 대비 3배 이상 지속적으로 늘려나가고 있고, 해당 물량은 고객사와 공급 합의를 완료했다"면서 "내년에도 올해 대비 최소 2배 이상 공급할 계획이고, HBM3E 비중은 연말 기준 판매수량의 3분의 2 이상에 이를 것으로 예상된다"고 밝혔다. ◆"파운드리 1분기 저점, 2분기 반등 매출성장" 삼성전자가 반도체 사업의 미래 먹거리로 주목하고 있는 파운드리 사업에서 의미 있는 점은 역대 1분기와 비교해 올해 1분기 최대 수주실적을 달성했다는 점이다. 지난 1분기 삼성전자는 4나노미터 공정에 있어 수율은 안정화시켰다. 이에 고객사 재고 조정이 마무리 되는 한편 라인 가동률이 개선되면서 2분기에는 전분기 대비 두 자릿수 매출 성장이 기대되는 상황이다. 삼성전자 미국 테일러 공장 건설 현장. [사진=경계현 삼성전자 사장 SNS] 삼성전자 관계자는 "선단공정 2, 3나노 개발이 순조롭게 진행 중에 있고, 특히 4나노 공정 수율 안정화에 따라 티어 1고객을 중심으로 제품 생산을 크게 확대했다"면서 "이로 인해 역대 동기 최대 수주실적 기록을 달성했다"고 설명했다. 이어 "2분기는 점진적 시황 회복이 기대되는 가운데 고객사 재고 조정이 마무리되고 라인 가동률이 개선됨에 따라 매출은 1분기 저점을 찍고, 2분기부터 반등해 전분기 대비 두 자릿수 매출 성장을 기대하고 있다"고 덧붙였다. 삼성전자는 현재 미국 테일러에 있는 파운드리 공장 역시 단계적 가동을 준비하고 있는 상황이다. 삼성전자 관계자는 "파운드리 사업부는 시장 고객 수주 상황에 맞춰 미국 테일러 공장을 단계적으로 가동할 준비를 하고 있다"면서 "첫 양산 시점은 2026년이 될 것"이라고 예상했다. 한편 이날 삼성전자는 반도체 업황 개선과 맞물려 5개 분기 만에 반도체 사업부가 흑자전환에 성공했다. 반도체 사업을 하고 있는 DS사업부 1분기 매출액은 23조1400억원, 영업이익은 1조9100억원을 기록했다. 매출액은 전년 동기에 비해 68% 늘었다. 전체 실적 기준으론 매출액 71조9200억원, 영업이익 6조6100억원을 기록하며 전년 동기에 비해 매출액은 13%늘고 영업이익은 932% 급증했다. abc123@newspim.com kji01@newspim.com 2024-04-30 12:58