저자: 강용훈 · 한국인
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ASIC(주문형 반도체)은 특정 용도에 최적화된 비메모리 칩으로, 브로드컴·마벨이 디자인 서비스와 통신칩으로 수혜를 입고 있다. 브로드컴 2027년 AI 반도체 매출 기회 700~900억달러 전망이 급등 계기. 모건스탠리는 2027년 클라우드 AI 반도체 시장을 불/베이스 450~2,380억달러 수준으로 보고, ASIC 비중이 2030년 약 15%로 커질 것으로 봄. 맞춤형 HBM 수요 증가로 SK하이닉스 증설 필요성과 한미반도체 본더 수요, 유리기판·동박 등 관련주 긍정 관측.
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안녕하세요. 인포마켓 강용훈 대표입니다. 오늘은 ASIC, 한국말로는 주문형 반도체라고도 하는데요. 비메모리 반도체의 한 종류입니다. 이것이 왜 게임체인저인지 제목으로 한번 다뤄 보려고 합니다. 아시다시피 지난 13일 금요일 미국 증시에서 브로드컴과 마벨의 주가가 각각 24% 이상, 12% 이상 급등했습니다. 브로드컴은 24% 넘게 오르면서 시가총액이 하루아침에 우리 돈으로 1조 원 가까이 늘었죠. 상상도 못 할 시가총액 증가분입니다. 하룻밤 사이에 몇백조가 늘어난 셈입니다. 그럼 이 회사들이 어떻게 그렇게 커졌을까요?
두 회사는 잘 아시다시피 통신칩을 설계하는 회사입니다. 자사의 IP 자원으로 통신칩을 설계해서 아시아의 TSMC에 맡기고, 완성품을 시스코 같은 네트워크 장비 회사나 코히런트처럼 광트랜시버를 잘 만드는 회사에 납품합니다. 아리스타 네트웍스 같은 스위치 회사를 포함해 수많은 회사에 자신들이 설계하고 외주를 줘서 만든 통신칩을 공급하는 거죠. 그런 회사의 주가가 갑자기 오른 첫 번째 이유는 실적이 예상치를 크게 뛰어넘었기 때문입니다. 두 번째로, 브로드컴 CEO가 2027년에 자사가 팔 수 있는 시장 규모가 700억~900억 달러에 이를 것이라고 자신 있게 이야기하면서 투자자들이 환호했습니다.
한마디로 지금까지 AI 칩 시장은 엔비디아 원톱 체제였는데, 이제 대항마가 나올 수도 있다는 기대입니다. GPU 영역은 아니지만 ASIC 영역이 점점 커져서 GPU 일변도 시장을 흔들 수 있다고 미국 투자자들이 생각하는 것 같습니다. 이런 가능성은 작년부터 계속 제기돼 왔지만, 실적도 좋고 2027년 전망까지 어마어마하게 제시하니까 투자자들이 확신을 갖게 된 거죠.
ASIC은 비메모리 반도체의 한 종류입니다. 메모리 하면 삼성전자, SK하이닉스가 만드는 HBM 같은 메모리가 떠오르죠. 그럼 비메모리 반도체에는 무엇이 있을까요? 잘 아시는 CPU가 있고, AI 시대를 가능하게 한 엔비디아의 GPU가 있습니다. GPU는 일종의 범용 칩이라고 할 수 있습니다. 비용도 비싸고 기능은 굉장히 강력하죠. 빅테크 입장에서는 비싸다고 생각할 수도 있고, 자신들이 필요한 것 외에 부가 기능이 너무 많아서 그것을 빼고 필요한 기능만 딱 만들려는 시도가 전부터 있어 왔습니다. 그게 바로 ASIC입니다.
네 번째로 FPGA도 있습니다. 필드 프로그래머블 게이트 어레이의 약자로, 영어 약자에서 알 수 있듯이 현장에서 직접 재구성하는 칩입니다. 간단한 프로그램을 내려받아 기능을 바꿀 수 있는 비메모리 칩이죠. 시험적인 시도를 할 때, 예를 들어 5G 시스템을 구축하고 테스트할 때 FPGA가 필요할 때가 있습니다. 소량으로 생산해서 특정 용도에 쓰는 거죠. 반면 ASIC은 대량으로 생산해서 비용을 떨어뜨린 다음 대량으로 사용합니다. 둘은 비슷해 보여도 완전히 다릅니다. 그리고 ASIC은 한번 설계하면 FPGA처럼 현장에서 즉석으로 프로그램을 바꿀 수 없습니다. 프로그램 가능한 배선이 이미 칩 안에 들어가 있기 때문입니다. 야구로 비유하면, ASIC은 분업화된 마무리 투수 같습니다. 좌타자가 나오면 좌투수가 나와서 상대하고, 우타자가 나오면 언더핸드가 나와서 원포인트 릴리프를 하는 것처럼, 아주 특정한 용도에 강력한 기능을 발휘하는 칩입니다.
지금 시장의 주류는 GPU와 CPU로, 전체 비메모리 칩 시장의 90% 이상입니다. ASIC은 10% 이하일 거예요. 모건스탠리는 이 비중이 2030년에는 15% 정도로 오를 것으로 전망합니다. 그럼 2027년 모건스탠리가 클라우드 AI 반도체 시장을 얼마나 보고 있을까요? 최근 자료에 따르면 불 케이스, 베이스 케이스, 베어 케이스 세 가지로 나눠 설명하는데, 2027년 기준 불 케이스는 약 4,050억 달러, 베이스 케이스는 약 2,380억 달러입니다. 두 시나리오의 차이가 크죠. 우리 돈으로 따지면 4,050억 달러는 거의 600조 원에 가깝습니다. 전체 시장 규모가 600조인데, 클라우드 AI 시장만 600조이고 다른 것까지 치면 1,000조가 넘는 거죠.
지난번에 제가 설명드렸던 내용과도 맞아떨어집니다. 2027년에 ChatGPT 6의 기능을 완전히 발휘하게 하려면 기업들이 최소 9,000억 달러 이상의 CAPEX를 쏟아부어야 한다고 말씀드렸는데, 모건스탠리의 설명과 맥이 같습니다. 클라우드 AI 시장이 워낙 커지니까 여기서 지배력을 행사하는 엔비디아는 엄청난 수요를 입고, ASIC을 생산하는 브로드컴이나 마벨 같은 회사도 엄청난 돈을 번다는 이야기입니다.
브로드컴과 마벨은 통신용 칩을 설계합니다. 통신용 칩에는 고속 네트워크 스위치에 들어가는 칩이 있고, 라우터에 들어가는 칩도 있습니다. 스위치는 랜 안에서 여러 포트로 들어오는 신호를 주소에 맞게 정확한 포트로 보내 주는 장비입니다. 그 스위치에 전용 칩을 넣어야 하는데, 그 칩을 만드는 곳이 브로드컴과 마벨입니다. 라우터는 네트워크와 네트워크 사이에서 신호를 주고받는 장비인데, 거기에도 칩이 들어갑니다. 결국 스위치용 칩과 라우터용 칩, 이 두 가지를 브로드컴과 마벨이 설계합니다. 제작은 아시아 회사에서 하죠. 이 칩을 시스코 같은 회사에 납품하면, 시스코가 칩에 여러 부속 장비와 시스템을 더해 완제품으로 팔아먹는 구조입니다.
코히런트도 있습니다. 광트랜시버를 생산하는 회사인데, 그 광트랜시버로 CPO, 즉 코패키지드 옵틱스를 만듭니다. 요즘 유행하는 실리콘 포토닉스의 핵심 장비인데, CPU 안에 광신호를 넣는 조그만 장치입니다. 여기에도 브로드컴이 생산하는 통신용 칩이 들어갑니다. 즉 브로드컴의 통신용 칩은 단순히 신호를 주고받는 수준을 넘어 실리콘 포토닉스와도 연결돼 있는 셈입니다.
두 번째로, 이런 칩을 오래 설계하다 보니 두 회사의 설계 능력이 비약적으로 커졌습니다. 예를 들어 구글 같은 회사가 TPU를 설계하려면 만만치 않은 자원과 인력이 필요합니다. 물론 IP 자원은 구글 것이지만, 인력이 부족하면 설계 능력을 빌려야 합니다. 그 역할을 브로드컴과 마벨이 합니다. 이를 디자인 서비스라고 부르는데, 구글, 아마존 같은 회사에 심지어 테슬라에도 디자인 서비스를 제공합니다. 디자인 서비스를 하는 곳이 브로드컴과 마벨뿐일까요? 아닙니다. 마벨도 있고, 아시아로 눈을 돌리면 대만의 미디어텍이 잘하고 있고, 중국에는 하이실리콘이 있습니다. 일본 기업들도 자체적으로 설계할 여력이 안 되니 외부에 맡기죠.
소프트웨어 프로그램 개발과 칩 설계는 완전히 다릅니다. 둘 다 노가다이지만 소프트웨어는 비용 통제가 가능한 편입니다. 그런데 칩 설계는 수천 명의 고급 인력을 수년간 투입하고 수천억 원을 써야 제대로 된 칩이 나올 정도로 극악의 난이도입니다. 그래서 디자인 서비스를 제공하는 회사는 전 세계에 몇 안 되고, 대표적인 곳이 브로드컴과 마벨입니다. 브로드컴은 구글의 TPU 설계에 참여하고 있고, 마벨은 아마존의 그래비톤 CPU 설계에 참여하고 있습니다. 두 회사를 합치면 막강한 파워가 생기죠. 이것도 ASIC입니다. 자사가 직접 만드는 칩이든, 타사로부터 설계 의뢰를 받은 칩이든 이 영역을 갖추고 있으니 능수능란하게 돈을 벌 수 있는 겁니다.
세 번째로, 고속 네트워크 스위치는 브로드컴이 설계해서 파는 제품입니다. 여기에는 아주 고속으로 패킷이 들어옵니다. 패킷은 전송 신호를 쪼갠 단위로, 헤더, 페이로드, 트레일러로 구성됩니다. 여러 포트에서 들어온 패킷을 주소에 맞게 정확한 포트에 꽂아 주는 것이 스위치의 역할입니다. 여기에 HBM이 들어간다고 합니다. 실제로 HBM2E 같은 제품은 이미 쓰이고 있는 것 같고, SK하이닉스에 확인해 보니 HBM3E를 앞으로 쓸 거라고 합니다. 이미 브로드컴이 SK하이닉스를 찾아온 것 같은데, 정확한 내용은 말해 주지 않지만 제가 보기에는 이미 협상 중인 것 같습니다.
스마트 NIC도 있습니다. 엔비디아가 말하는 엣지 컴퓨팅에서, GPU는 모든 연산을 담당하지 말고 네트워크와 관련된 연산은 따로 떼어 NIC에 맡기자는 개념입니다. 일반 NIC, 즉 네트워크 인터페이스 카드는 일반적인 기능만 담당하는데, 스마트 NIC에는 칩을 넣어서 GPU가 하던 네트워크 관련 연산이나 네트워크 보안, 여러 기능을 대신 맡깁니다. 그래서 중앙의 GPU 부담을 줄여 줍니다. 이것은 Mellanox의 제품입니다. 브로드컴 것이 아니지만 여기에도 HBM이 들어갈 수 있다고 합니다. 앞으로는 엔비디아가 자랑하는 NVLink와 스마트 NIC가 결합될지도 모르겠습니다. 그렇게 되면 엣지 단에도 HBM이 들어갈 수 있습니다. 젠슨 황이 들고 나온 칩을 보면 HBM이 GPU 주변에만 붙어 있지만, 앞으로는 그렇지 않을 수도 있다고 이야기하고 있습니다. 한마디로 통신용 칩에 HBM이 들어가는 시대가 온다는 거죠.
설계 자원 서비스를 제공하는 TPU, 테슬라가 만드는 도조 칩, 메타가 추진하는 PIM까지 모든 영역에 HBM이 들어갑니다. 그래서 맞춤형 HBM 시대가 도래하지 않았나 싶습니다. 진정한 맞춤형 HBM이 왔다는 이야기도 있습니다. 최근 한미반도체 이야기를 들어보니, 본딩 장비 회사는 HBM 공정의 가장 끝단에서 본딩할 때 쓰는 장비를 만드는 회사인데, 여기에 빅테크 일곱 군데 중 두 곳이 찾아왔다고 합니다. 이유는 공부를 하기 위해서라고 하네요. 연산용 ASIC을 직접 만들려고 하는데, 전반을 들여다봐야겠다는 겁니다. HBM을 어떻게 구성해야 하는지 고민하다 보니 HBM이 만들어지는 과정과 본딩의 중요성을 알기 위해 한미반도체를 방문했다고 합니다. 진심이라는 거죠. 장난이 아니고, 엔비디아 때문에 못 살겠으니 직접 만들어 보겠다는 겁니다.
ASIC 연산 칩을 구상해 보니 HBM이 제일 중요하고, 그 HBM을 어떻게 맞춤형으로 구성할지 고민해야 합니다. 열 문제도 생각해야 하고, 베이스 다이를 어느 정도 크기로 만들지도 생각해야 합니다. 그러니 가장 기초 장비인 본더를 공부하지 않을 수 없었던 겁니다. 진정한 맞춤형 HBM이 온다는 이야기는 지난번 SK하이닉스에서도 했었습니다. 2026년 상반기에는 약간 안 좋지만, 하반기부터는 빅테크 모두가 ASIC을 만들면서 HBM에 여러 가지 요구를 하고 맞춤형 HBM을 주문할 것이라고 말씀하셨는데, 그 시점이 조금 앞당겨지는 것 같습니다. 내년 하반기에 이런 맞춤형 HBM 발주가 본격적으로 쏟아질 것 같습니다.
이것이 의미하는 바는 SK하이닉스의 내년 생산능력이 부족하다는 겁니다. 지난번에도 말씀드렸듯이 월 20만 장은 돼야 한다고 외국계에서 이야기하고, 어떤 투자자들은 월 25만 장은 돼야 한다고 지적하기도 했습니다. ASIC에 들어가는 HBM이 어마어마하게 늘어나는 것까지 염두에 둔 이야기입니다. 그래서 ASIC이 게임체인저가 되느냐고 물으신다면, 게임체인저가 될 것 같습니다. TSMC가 가장 득을 보겠죠. 그다음 SK하이닉스에 엄청난 주문이 몰려올 것 같고, SK하이닉스가 생산능력을 더 증설해야 한다는 이야기가 나오면, 그것은 반드시 엔비디아 때문만이 아니라 ASIC을 요구하는 여타 빅테크들의 움직임 때문이라고 이해하시면 되겠습니다.
탄핵 정국으로 시장이 아직 불확실하고 외국인이 팔고 있지만, 반도체주들이 꿈틀거리고 있습니다. 워낙 많이 빠진 데다 ASIC 때문에 다시 보게 되는 투자자들이 늘어나는 것 같습니다. 지금이 가장 어두울 때인 만큼, 거대한 글로벌 기술 흐름의 변화를 캐치하고 대비하시는 게 좋아 보입니다. 브로드컴과 마벨 다음 주자는 어디일까요? 설계 자원과 IP 자원도 중요하지만, 우리가 잘하는 하드웨어 쪽에서는 리노공업, 보스반도체, 그리고 대만의 미디어텍, 그리고 TSMC를 눈여겨볼 필요가 있습니다. ASIC 시대이기 때문입니다. 코히런트나 아리스타 네트웍스도 장기적으로 굉장히 좋아 보입니다. 통신 데이터 트래픽이 얼마나 늘어나는지 보면, 2050년에는 2만 제타바이트가 넘는다고 합니다. 2016년에는 4.7제타바이트였으니, 2016년에서 2050년까지 34년 동안 무려 4,000배 가까이 통신 데이터가 폭증한다는 계산입니다. 2030년에는 17제타바이트 정도로 예상되니, 2016년 대비 네 배 가까이 늘어나는 셈입니다. 증가 속도 자체가 더 가속화되는 거죠. 결론적으로 통신과 ASIC이 다음 핵심 테마가 될 것 같습니다.
그리고 브로드컴, 마벨 같은 주식이 오르면 유리기판에도 긍정적입니다. 엔비디아 일변도에서 다양한 회사들이 칩을 개발하면, 그에 맞는 솔루션이 부각되기 마련이니까요. 유리기판뿐 아니라 동박도 요즘 관심을 받고 있습니다. 이에 대한 자세한 설명은 다음 영상에서 드리겠습니다. 감사합니다.
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