엔비디아 독주에 제동…메타, TPU 도입에 'K-AI칩' 시장 열린다

추론·전력·비용 병목에 대안 가속기 수요 급증…K-반도체 전반 성장 기대

글로벌 AI 반도체 시장의 힘의 추가 움직이고 있다. 메타가 구글의 TPU(텐서프로세서유닛) 도입을 본격화하며 엔비디아를 중심의 GPU(그래픽처리장치) 생태계가 흔들리기 시작한 것이다. AI 학습부터 추론까지 전 과정을 GPU로만 해결하던 기존 산업 구조가, 다양한 형태의 AI 가속기(ASIC·TPU·NPU)로 분화하는 흐름으로 전환하면서 국내 AI 반도체 업체에도 새로운 기회가 열릴 것으로 관측된다.

텐서프로세싱유닛(TPU) 보드(사진=구글)

27일 업계에 따르면 메타는 최근 자체 AI 인프라에 구글의 새로운 TPU를 대규모로 도입하는 방안을 검토 중이다. 이미 구글 클라우드를 통한 TPU 사용 협력에도 나선 것으로 전해진다. AI 인프라 투자액이 수십조 원에 달하는 메타가 GPU 외 대안을 공식 채택하는 첫 글로벌 빅테크가 된 셈이다.

메타의 선택은 단순한 장비 교체가 아니라, AI 인프라가 더 이상 GPU 한 종류로 감당할 수 없는 단계에 접어들었다는 신호로 읽힌다. 전력·비용·수급 문제를 해결하기 위해 기업들이 맞춤형 반도체(ASIC), TPU, 자체 AI 칩으로 눈을 돌리기 시작한 것이다.

국내 AI 반도체 업계 관계자는 “데이터센터에서 TPU가 활용되기 시작됐다는 건 추론 분야에서 엔비디아 GPU의 대안이 관심 수준을 넘어서 실제 수요 기반의 시장으로 자리 잡고 있다는 의미로 해석된다”고 말했다.

리벨리온 리벨쿼드 칩과 카드.(사진=리벨리온)

GPU가 놓친 틈새, 한국 업체들이 파고드는 시장

이 같은 글로벌 흐름은 국내 AI 반도체 업계에는 수년 만의 기회로 평가된다. 엔비디아 GPU 중심 구조가 흔들리면서 AI 가속기 시장이 다원화되는 구간이 열렸고, 이는 곧 국산 AI 칩이 진입할 수 있는 틈새가 커진다는 의미이기 때문이다.

국내 AI 반도체 기업 중에서는 리벨리온과 퓨리오사AI가 직접적인 수혜를 받을 것으로 전망된다. 양사는 ‘서버용 AI 추론’에 특화된 NPU(신경망처리장치)를 개발하는 회사다. 두 회사 모두 GPU 대비 높은 전력 효율과 비용 절감을 강점으로 내세우며, 데이터센터와 클라우드 환경에서 빠르게 늘어나는 AI 추론 부담을 줄이는 데 초점을 맞추고 있다.

양사 외에도 하이퍼엑셀이 GPU 없이 LLM 추론 인프라를 구축할 수 있는 추론 서버 풀스택 전략을 통해 업계 안팎에서 주목받고 있다.

업계에서는 TPU 채택을 시작으로 국내 추론용 칩 시장도 활성화될 것으로 내다보고 있다.

AI 반도체 업계 관계자는 “이런 시장의 변화는 ASIC 업체들이 준비 중인 추론 특화 칩에 대한 논의로 자연스럽게 이어질 것”이라며 “장기적인 부분에서 의미있는 신호로 보인다”고 설명했다.

삼성전자 평택사업장(사진=삼성전자)

K-AI칩 활성화...한국 생태계 전반에 호재

이 같은 시장 변화는 칩 개발사에 그치지 않고, 국내 반도체 생태계 전반으로 확산될 수 있다.

국내 AI 칩 생산의 상당 부분을 맡고 있는 삼성전자 파운드리(반도체 위탁생산)는 칩 수요가 늘어날수록 선단공정·2.5D 패키징 등 부가 공정 수요까지 함께 확대될 것으로 예상된다.

아울러 글로벌 HBM 시장을 주도하는 SK하이닉스도 직접적 수혜가 기대된다. 대부분의 AI 가속기가 HBM을 기본 메모리로 채택하면서, GPU 외 대안 가속기 시장이 커질수록 HBM의 전략적 중요성은 더욱 커지는 것이다.

여기에 AI 칩 설계 수요가 증가하면 가온칩스·퀄리타스반도체 등 국내 디자인하우스와 IP 기업의 일감도 자연스럽게 늘어날 것으로 보인다. ASIC 개발 프로젝트가 늘어날수록 설계·IP·검증 생태계가 함께 성장하는 구조이기 때문이다.

반도체 업계 관계자는 "GPU를 대체하는 시장 흐름은 한국 반도체 업계에는 긍정적인 신호가 될 수 있다"고 말했다.