하이투자증권 부산WM센터 차호중 부장

엔비디아(NVIDIA)는 1993년 설립된 미국의 반도체 회사다. 콘솔[Console]게임기(영상 디스플레이 신호를 이용해서 1인 이상이 게임을 플레이(play)할 수 있는 컴퓨터장치)와 PC, 노트북을 위한 그래픽 카드인 그래픽 처리장치(GPU; Graphic Processing Unit))를 디자인하는 회사다. 또한 GPU와 그 연산구조를 활용하여 데이터센터에서 활용하는 인공지능 컴퓨터의 학습을 목적으로 하는 반도체 전기회로와 인공지능의 메인칩(Main Chip)을 제조한다.

본래 창업자인 젠슨 황(Jensen Huang)은 게임을 너무 좋아해서 게이머(Gammer)를 위해 GPU를 설계했으나 2016년부터는 게임 그래픽 카드 사업에서 진일보해 인공지능 GPU디자인 사업을 주 사업 목적으로 삼게 되었다. 인공지능(AI)시대의 개막과 함께 나스닥(NASDAQ) 상장기업 중 주목할 기업으로 전 세계 투자자들은 평가한다.

인공지능(AI)칩 생산에 있어 선두라 할 수 있는 미국 반도체 기업 엔비디아의 젠슨 황 최고경영자(CEO)가 삼성전자의 고대역폭 메모리(HBM)을 테스팅(Testing)한다는 언급만으로 유가증권(KOSPI)시장 시가총액 1위인 삼성전자 주가가 19일 4,100원(+5.63%) 상승하는 모습을 보였다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터(Data) 처리속도를 크게 높인 제품이다. 방대한 데이터를 신속하고 끊임없이 처리해야 하는 생성형AI를 구동하려면 HBM과 같은 고성능 메모리(Memory)가 반드시 필요하다.

HBM은 1세대(HBM), 2세대(HBM2), 3세대(HBM2E), 4세대(HBM3), 5세대(HBM3E) 순으로 개발되고 있다. 5세대인 HBM3E는 HBM3의 확장 버전(Version)이다. HBM3시장의 90%를 점유하고 있는 ‘SK하이닉스’의 주가 상승은 AI와 함께 성장하는 엔비디아가 글로벌(Global)시장에서 주목받음과 무관하지 않다. 엔비디아에 5세대 고대역폭 메모리(HBM)인 HBM3E를 독점 공급한다는 소식이 주가상승의 원동력이 되었던 것이다.

AI인프라에 속한 하드웨어(Hardware)의 중요성도 커지고 있는데, 각 기업들이 자체 AI모델(Model)을 확보하려는 상황에서 AI연산지원인 하드웨어 공급부족은 불가피하다. AI반도체를 위한 삼성전자의 파운드리(Foundry; 반도체 제조를 전담하는 생산전문 기업)사업과 SK하이닉스의 HBM에 대한 장기적인 성장세는 지속될 전망이다.

오픈AI의 챗GPT 같은 생성형 인공지능(AI)의 등장으로 반도체의 중요성은 더욱 커지고 있다. 주목받는 반도체의 대표적인 것이 D램을 여러 개 쌓아올린 ‘고대역폭 메모리(HBM)’다. 반도체 업체들이 HBM생산에 본격적으로 나서면서 더 큰 용량의 메모리 반도체를 개발하는데 박차를 가하고 있다. 이런 상황에서 반도체 업체들이 주목하는 차세대 제품이 ‘CXL(Computer Express Link)’이다. CXL은 시스템 내부에서 다양한 컴포넌트(Component)들 간에 데이터를 빠르게 전송하기 위한 인터페이스(Interface)기술이다.

2022년 12월 Chat GPT가 발표된 이후 인공지능(AI) 개발속도가 급격하게 빨라지고 있다. 생성형AI란 콘텐츠들의 패턴(Pattern)을 학습해 추론 결과로 새로운 콘텐츠(Contents)를 만들어 내는 것을 말한다. 수익모델의 부재, 기준금리 인상에 따른 투자위축 우려 등 당초 인공지능 산업을 바라보던 시장의 의구심도 빠르게 사라지는 추세에 있다. 반면 전 세계적으로 AI기술이 빠르게 발달하면서 전력난에 대한 우려가 커지고 있다.

전력수요 급증으로 전력설비 필요성과 함께 소형모듈원자로(SMR)가 떠오르고 있다. 미국에서는 관련 사업추진에 속도를 내고 있다. 미국이 노후 전력망을 교체하는 등 전력투자를 본격화 하면서 전력기기 업황이 장기 호황기에 진입했다는 전망도 부상되고 있는 것이다. 이와 더불어 시장에서는 AI반도체, 데이터센터, 인프라(Infra), 에너지(Energy)분야까지 기대가 커지고 있다.

AI적용분야가 텍스트(Text)와 이미지(Image)를 넘어 동영상, 증강현실(AR), 자율주행, 로보틱스, 헬스케어(Health Care) 등으로 확대되고 있는 추세다. AI를 상징하는 인물인 샘 알트만 오픈AI 최고경영자(CEO)도 소형모듈원자로(SMR)에 투자한다고 알려져 있다. 전통 산업용 로봇부터 협동 로봇을 비롯한 다양한 서비스 로봇이 있지만 기대하고 꿈꾸는 진정한 로봇은 역시 사람의 모습을 하고 있는 ‘휴머노이드(Humanoid)’다

휴머노이드(Humanoid)란 사람을 뜻하는 ‘Human’이란 단어와 ~와 같은 의미를 가진 접두사 ‘oid’의 합성이다. 즉 ‘사람과 같은 것’이라는 말이다. 말 그대로 휴머노이드는 외모가 사람하고 비슷하고 두발로 걷는 로봇이다. 특히 두발로 걸을 수 있으며 두 팔이 달려있어 손으로 뭔가를 조작할 수 있는 기능을 가진 로봇(Robot)을 지칭하는 말로 널리 쓰인다.

휴머노이드AI 로봇 품질을 결정짓는 것은 사람의 대화를 이해하고 시각적인 인지가 가능한 추론(Inference)기능에 달려있다. 휴머노이드AI 로봇은 추론 깊이에 따라 각 상황에 맞게 사람의 질문과 대화에 따라 행동하고 결과를 내놓는 응답시간이 결정되는 구조다. 따라서 생성형AI 산업에 있어 빠르고 효과적인 AI추론을 위해 대양한 종류의 NPU(Neural processing unit; 신경망 처리장치-주문형 반도체)와 메모리(Memory; 정보저장- D램) 등 충분한 전산자원을 확보하는 것이 휴머노이드AI 시장에서 경쟁력이 될 전망이다. 메모리와 파운드리 업체에 큰 성장의 기회를 제공할 것으로 보는 이유다.

시장에서 주목받는 산업용 로봇은 인간과 같은 공간에서 일하도록 만들어진 협동로봇이다. 기존 산업용 로봇은 자동차, 전기전자 분야와 같이 대량생산 산업을 중심으로 활용되었지만, 고가의 도입비용, 생산라인과 작업의 변화에 대한 유연한 대응과 안전문제 등의 이유로 정체된 생산성과 높은 임금을 해결하고자 하는 다른 산업에서는 도입하기가 쉽지 않았다.

이를 극복하기 위해 차세대 산업로봇으로 등장한 협동로봇은 안전하고 조작이 쉬우며, 다양한 산업현장(식료품, 화장품, 의료 등)에서 유연하게 활용할 수 있기 때문에 주목을 받고 있다. 1년 내외로 투자회수가 가능할 정도로 가격부담도 적어서 많은 기업들이 도입을 검토하고 있다. 우리나라의 경우 레인보우로보틱스, 두산로보틱스, 현대로보틱스, 뉴로메카 등이 협동로봇 시장에 진출해 있다.

코로나19 시기에 온라인(On-line) 소비문화가 세계적으로 확산되면서 엄청난 물동량 증가를 가져왔었다. 이로 인해 물류업의 인력난은 매우 심각해지고 물류센터의 임대료 상승까지 더해지며 기업들은 점점 더 어려워진 경영환경에 처하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 로봇이 바로 ‘자율주행로봇(AMR; Autonomous Mobile Robot)’이다. 아마존, DHL 등과 같은 글로벌 기업들은 화물, 운반, 배송에 로봇도입에 활발한 모습을 보이고 있는 상황이다.

‘온 디바이스 AI(기기 자체에 탑재되어 직접 인공지능 서비스를 제공하는 기술)’ 시대가 본격적으로 열리고 있다. 이에 따라 AI혁명은 스마트폰을 넘어 PC, 태블릿, TV 등의 다양한 형태의 기기로 확산되는 분위기다. AI시대에 추론용 칩 수요는 필수적이다. 엔비디아가 발표한 새로운 인공지능형 칩이 추론기능을 강화했다고 한다. 여기다 막대한 데이터(Data)를 저장하고 읽어야 하니 강력해진 메모리 반도체가 필요하게 된 이유다.

최근 많은 양의 데이터를 처리하는 고성능 반도체 수요가 급증하면서 덩달아 유리기판 관련주가 주목받고 있다. 반도체 업계는 반도체 성능과 전력효율을 획기적으로 높여줄 유리기판이 향후 반도체 패키징 공정의 판도를 바꿀 수 있는 소재라고 주목하는 모습이다. ‘최첨단 패키징’이란 서로 다른 다수의 칩이 하나의 칩처럼 움직일 수 있도록 수평으로 배열하거나 여러 층으로 쌓아 성능을 끌어올리는 공정을 말한다. 엔비디아의 그래픽 처리장치(GPU) 옆에 여러 개의 고대역폭 메모리(HBM)를 올리는 패키징이 이종결합의 대표적이라 할 수 있다.

액침냉각 기술도 폭발적인 인공지능(AI) 수요의 증가와 함께 차세대 냉각기술로 주목받고 있다. 특수액체로 채워진 수조에 서버를 담가 열을 식히는 액침냉각은 효율과 비용측면에서 기존 냉각방식을 대체할 기술이다. 서버온도 관리가 중요한 데이터 센터기업이나 서버제조사가 도입을 서두르는 추세에 있다. 데이터센터가 열 관리를 위해 일반가구 대비 수천 배에 달하는 전력과 물을 사용하고 있는 만큼, 데이터센터의 전력과 물 사용량을 줄이기 위한 기업들의 신기술 연구도 잇달아 진행되고 있는 요즈음이다.

인공지능(AI)시대의 도래와 함께 HBM을 필두로 한 반도체주, 전력기기 관련주, 로봇주, 유리기판 관련주, 액침냉각 관련주들이 시장에서 상승테마를 형성한 것이다.