AI 반도체 수요, 전망치의 2배... 기업 81% "AI 칩 필요"

AI칩 수요 29% 증가 전망, 다운스트림 기업 88% "AI 가속기 필요하다"

캡제미나이 리서치 인스티튜트(Capgemini Research Institute)가 190개의 반도체 기업과 800개의 다운스트림 기업을 대상으로 실시한 최신 조사에 따르면, 반도체 산업이 향후 2년간 15% 성장할 것으로 전망한 것과 달리 실제 수요 기업들은 29%의 수요 증가를 예측하고 있는 것으로 나타났다.

특히 생성형 AI 도입으로 인해 신경망처리장치(NPU), 고성능 그래픽처리장치(GPU), 메모리 집약형 칩에 대한 수요가 급증하고 있다. 실제로 다운스트림 기업의 88%가 AI 가속 칩이 필요하다고 응답했으며, 81%는 맞춤형 실리콘 칩을, 79%는 고대역폭메모리(HBM) 등 메모리 집약형 칩이 필요하다고 답했다. 이러한 수요 증가는 2026년 말까지 지속될 것으로 전망된다.

공급 부족 우려 속 33%의 기업이 자체 칩 설계 착수

현재 다운스트림 기업 10곳 중 3곳 미만이 반도체 공급이 충분하다고 평가하고 있는 상황이다. 이에 따라 많은 기업들이 자체적인 반도체 설계에 나서고 있다. 조사 결과에 따르면 전체 기업의 33%가 이미 자체 칩 설계를 진행 중이거나 검토하고 있는 것으로 나타났다.

구체적으로는 10%가 이미 자체 설계를 진행 중이며, 23%는 적극적으로 검토 중이다. 44%는 향후 자체 설계를 고려할 수 있다고 응답했다. 특히 주목할 만한 점은 향후 2년 동안 다운스트림 기업의 절반 이상이 칩 지속가능성, 공급망 탄력성, 사이버보안 기능을 우선순위로 둘 계획이라는 것이다.

반도체 기업 60%, 소프트웨어 수익화에 어려움 호소

반도체 업계는 설계·제조·패키징·보안 등 다양한 영역에서 혁신을 추진하고 있다. 설계 혁신 분야에서는 설계검증(DFT)과 제조적합성설계(DFM) 기술 구현, 3D IC 설계 기술 개발, RISC-V와 칩렛 등 새로운 아키텍처 도입이 진행되고 있다. 제조 혁신 분야에서는 비용 개선에 초점을 맞춘 제조 혁신과 수율 및 생산성 향상을 위한 소재 연구, 제조 자재의 출처 추적성 개선이 이뤄지고 있다.

패키징 혁신 측면에서는 3D 패키징 기술과 칩렛 아키텍처가 주목받고 있으며, 하드웨어 보안 분야에서는 펌웨어 업데이트, 하드웨어 기반 암호화, 하드웨어 신뢰 루트 등이 개발되고 있다. 그러나 반도체 기업의 60%는 소프트웨어 수익화에 어려움을 겪고 있는 것으로 나타났다.

미국·EU 중심 투자 확대, 국내 조달 17% 증가 전망

보고서에 따르면 반도체 업계는 향후 2년간 국내 조달을 17% 증가시킬 것으로 전망된다. 투자 지역은 미국이 48%로 가장 높은 비중을 차지했으며, EU가 37%, 영국이 28%, 중국이 16%로 뒤를 이었다. 이는 글로벌 공급망 재편이 본격화되고 있음을 보여준다. 특히 온쇼어링(Onshoring)과 프렌드쇼어링(Friendshoring)을 통한 회복력 강화가 두드러지는 특징이다.

지속가능성 강화: 에너지·수자원·화학물질 관리 혁신

지속가능성 측면에서는 에너지 절약, 수자원 사용 감소, 유해 화학물질 관리, 폐기물 감소 등 다양한 이니셔티브가 추진되고 있다. 에너지 보존을 위해 에너지 효율적인 기계 및 장비로의 업그레이드, 에너지 관리 시스템 구현이 진행되고 있으며, 수자원 관리를 위해서는 물 재활용 시스템 구축과 공정 개선이 이뤄지고 있다.

유해 화학물질 관리 측면에서는 저독성 대체제 도입과 폐쇄 루프 시스템 구현, 화학물질 재활용이 주요 과제로 추진되고 있다. 폐기물 관리를 위해서는 폐기물 최소화 프로그램 구현과 폐기물-자원 전환 이니셔티브 파트너십이 활발히 진행되고 있다.

AI 시대 반도체 산업의 새로운 기회: 6대 핵심 전략 제시

캡제미나이 리서치 인스티튜트는 반도체 산업이 새로운 기회를 포착하기 위한 여섯 가지 핵심 전략을 제시했다.

첫째, 정부 정책과의 조화를 이루면서 개방형 혁신을 촉진해야 한다. 이를 위해 개방형 표준을 채택하고, 플랫폼 간 상호운용성을 위한 업계 전반의 협력을 강화하며, 반도체 혁신에서 오픈소스 설계 및 개발을 장려해야 한다.

둘째, 공급업체 네트워크를 다각화하고 보안을 강화해야 한다. 사이버 방어를 강화하고 데이터 무결성을 보호하며, 독점 기술을 보호하고 규제 프레임워크와 전략을 조율해야 한다.

셋째, 지속가능한 제조 방식을 도입하고 생태발자국을 최소화해야 한다.

넷째, AI와 생성형 AI를 활용해 첨단 칩 설계 및 제조를 혁신해야 한다.

다섯째, 첨단 제조 기술과 혁신에 투자하고 차세대 제조 방법을 도입해야 한다.