애플 엔비디아 쇼크웨이브

[ 글을 시작하기 전에 ]

애플은 우리에게 아이폰으로 잘 알려져 있지만, 사실 전 세계 10위권 내에 드는 반도체 공급업체다. 

반도체 설계 능력 No.1이라는 평가를 받는 반도체 시장의 숨은 강자로, 애플의 우수한 반도체 칩 자체 설계 능력은 앞으로 반도체 시장의 판도를 뒤흔들어 놓을 것이다. 

사실 애플은 칩을 자체 설계하기 이전에도 반도체 전쟁의 한가운데에 있었다. 

애플이 어떤 칩을 선택하고 어느 기업과 관계를 절연하는지에 따라 세계적인 칩 메이커들의 명운이 달라졌다. 

여기에는 엔비디아, 인텔, 삼성도 예외가 아니다. 

그럼 미래 칩 워의 중심에 어떤 역할을 하게 될 것인지 어떤 영향을 줄 것인지 알아보도록 하자. 

Ⅰ. 애플, 진정한 선지자를 따르겠다. 

무어는 실리콘밸리를 세운 아버지 중 한 명이며, 기술 혁명의 길을 연 진정한 선지자였다. 

그가 닦아놓은 길을 뒤따르는 우리들은 그에게 감사해야 한다. 

많은 실리콘밸리 스타들이 무어를 기억했지만 쿡의 발언은 남다르다. 

지금의 애플은 과거의 애플이 아니다. 이미 애플은 인텔과 AMD, 퀄컴으로 형성된 반도체 시장을 뒤흔들었다.

애플이 직접 설계한 반도체인 애플 실리콘에 밀려난 인텔의 사례는 현대 반도체의 중심이 어디로 향하는지를 잘 보여준다. 

팹리스 반도체 업체로서의 애플의 위상을 고려하면 쿡의 발언에서 애플이 무어의 법칙을 이어가겠다는 의지가 엿보인다. 

아니, 반도체 업계 최고를 노리겠다는 목표를 제시한 것일 수도 있다. 

쿡의 자신감은 이미 무어의 사망 1년 전에 등장한 M1 울트라 칩에서 엿볼 수 있다. 

M1 울트라 칩은 애플의 최고가 PC인 맥스튜디오에 들어간다. 애플은 두 개의 M1 맥스 칩을 정교하게 붙여서 하나의 M1 울트라 칩으로 새로 탄생시켰다. 

반도체 업계에서는 칩렛이라고도 불리는 이 기술은 미세화 공정의 어려움을 우회해 무어의 법칙을 이어갈 수 있는 희망으로 떠오르고 있다. 

애플에게는 파트너도 있다. M1 울트라를 만들기 위해 M1 맥스 칩 두 개를 잇는 기술은 TSMC의 몫이었다. 인텔이 쿼드코어 CPU인 코어 2 쿼드를 처음 선보일 때도 이런 방식을 택했다. 

반도체 산업의 기술에 대한 발언은 무어의 법칙뿐 아니라 무어의 법칙뿐 아니라 아직 결합되지 않은 다른 기술에 의해서도 이뤄질 수 있음을 시사한다고 말해다. 

Ⅱ. AI칩을 선보이는 빅테크 기업들

빅테크 기업들은 저마다 필요한 고성능 서버에 사용할 칩이나 AI용 칩을 선보이고 있다. 

대표적인 예가 아마존이다. 아마존은 전자상거래 기업이지만 수입의 근간은 AWS라 불리는 클라우드 서비스다. 

AWS클라우드 서비스를 사용하는 고객이 늘어날수록 서버 증설과 데이터센터 확장이 필수다. 

생성형 AI가 급부상하는 상황에서 AI관련 기능을 지원할 칩도 필요하다. 

구글은 딥러닝에 특화한 TPU에 이어 2024년 4월 서버용 CPU악시온을 전격 공개했다. 

아마존은 CPU 그래비톤을 선보였다. 

MS는 한발 더 나아가 AI용 반도체를 직접 설계하기까지 했다. MS는 2023년 11월 애저 마이아 칩과 애저 코발트를 전격 공개했다. 

MS의 반도체 설게 역시 놀랄 일이 아니다. MS가 오픈 AI와 협력해 AI시장을 강타하고 있는 상황에서 AI학습과 클라우드 서비스인 애저를 위해 자체 설계 반도체를 확보하는 것은 시간문제였다. 

MS 역시 애플처럼 오랜 시간 반도체에 대한 경험을 쌓아왔다. MS는 이미 콘솔 게임기인 X박스용 칩을 공동 설계한 경험이 있다. 

오픈 AI와 협력하며 AI시장의 강자로 급부상한 MS도 엔비디아에 대한 의존도를 낮추는 것은 숙명과도 같다. 

메타도 AI와 동영상 처리를 담당할 자체 설계 칩을 내놓았다. 서비스 규모가 늘며 대량의 서버와 AI처리가 필요한 빅테크 기업들은 엔비디아, 인텔, AMD를 견제하기 위해서도 자체 설계 칩이 필요하다. 

국내에서도 네이버와 삼성전자가 협력한 AI반도체가 정부의 지원사격 속에 모습을 갖춰가고 있다. 

ARM이 공급하는 반도체 설계도는 빅테크들이 자체적으로 칩을 만드는 데 필요하다. 

과거 IBM 후지쓰 등의 초대형 메인프레임이 차지했던 자리를 인텔과 AMD의 CPU를 사용한 서버가 대체했고 이제는 ARM에 기반한 저전력 서버용 칩이 부상하는 중이다. 

반도체 기업으로부터의 독립선언을 부추긴 것이 애플이라는 데는 이견이 없다.

애플이 애플 실리콘을 자체 설계하지 않았다면 큰 성공을 이루는 대신 실패했다면 다른 빅테크 기업들도 무모한 도전을 하지 않았을 것이다. 

빅테크 기업들이 직접 칩을 설계하면 혜택은 반도체 설계를 제공하는 ARM에게도 돌아간다. 

당연히 칩을 제조해 줄 파운드리 업체의 몫도 늘어난다. 

빅테크 기업들이 자체 반도체 설계에 나섰다고 해도 완전한 반도체 독립을 이루기는 어렵다. 

범용성을 확보하기 위한 인텔이나 AMD CPU를 활용한 서버 사용을 중단할 수는 없다.

자체 기술력을 과시하고 각자의 서비스에 필요한 기능을 채우더라도 엔비디아의 칩 없이 AI를 지원하기는 사실상 불가능하다. 

인텔의 CPU를 완전히 배제할 수도 없다. 상생과 협력이 중요한 시대이기에 빅테크 기업들도 현실이 어떤지는 정확히 파악하고 있다. 

Ⅲ. 반도체를 장악하기 위한 초석을 다져온 애플

아이브는 잡스가 애플에 복귀한 후 디자인을 중시하던 그와 뜻을 함께하며 아이맥 아이팟 맥북 에어 아이폰을 연이어 선보였다. 

모두가 새로운 애플 제품의 디자인에 감탄했다. 그런데 불과 20여 년 만에 애플은 디자인을 강조하던 회사에서 반도체 칩의 성능을 강조하는 회사로 바뀌고 있었다. 

디자이너가 반도체 공학을 강조한 것이다. 

결국 아이브는 애플을 떠났다. 잡스의 후계자가 될 수도 있었던 아이브의 사직을 공개하던 날 애플 주가는 1% 하락했다. 그뿐이었다. 이후 애플의 주가는 파죽지세로 상승했으니 디자인보다 성능이라는 쿡의 선택은 신의 한 수가 됐다. 

아이폰 X용 A11 칩의 등장은 쿡이 숨겨온 결정적인 한 방이었다. 애플이 공개한 A11 칩의 성능은 예상을 뛰어넘었다. 

삼성은 물론 퀄컴, 인텔 등 전문 반도체 회사들을 깜짝 놀라게 할 만한 수준이었다. 

비슷한 시기 판매되던 삼성 갤럭시 S8은 물론 애플 맥북 노트북 PC에 사용된 인텔 코어 i5 칩도 추월하는 성능이었다. 

반도체 업계의 거함 인텔의 간담을 서늘하게 한 장면이었다. 

불과 1년 만의 변화라고는 믿기지 않는 성과는 경쟁자가 단기간 낸 추격하기 어려울 정도였다. 

그야말로 립 어해드였다.

Ⅳ. 이스라엘, 애플 실리콘에 날개를 달다. 

애플과 이스라엘의 만남은 현재 애플 실리콘의 책임자인 조니 스루지가 애플에 합류하면서 급물살을 탔다. 

이스라엘 출신인 스루지는 짐 켈러를 도와 A4 칩 설계에 힘을 보탰으며, 켈러가 떠난 이후에는 애플 실리콘을 책임지고 있다. 

인텔과 IBM에서 칩 설계를 했던 스루지는 여전히 베일에 싸인 인물이다. 

그는 언론에 모습을 자주 드러내지 않는다. 아이폰 15 출시 후 논란이 확산하자 스루지가 직접 방송 인터뷰를 통해 애플 반도체의 철학을 소개하고 개발 현장을 공개한 것은 극히 이례적인 예다. 

스루지는 잡스 시대를 거쳐 팀 쿡의 휘하에서 A, S, W, U를 거쳐 M과 R로 이어지는 애플 실리콘의 로드맵을 완성했다. 

최근에는 스루지가 애플 내에서 가장 중요한 경영진이라는 평가까지 나온다. 

어느덧 이스라엘 내 애플 실리콘 연구 인력은 2,000명을 넘어섰다. 지금도 애플 홈페이지에는 헤르츨리야와 하이파 R&D 연구센터에서 근무할 반도체 인력 채용 공고가 수십 건 올라와 있다. 

현재 애플의 성과는 스티브 잡스 때부터 치밀한 계획하에 준비된 산물이었음을 알 수 있다. 

이미 반도체 생태계에서 애플은 최강자로 우뚝 서 있으며, 2024년 AI기능을 담은 아이폰 출시로 미래 모바일 칩 워를 예고하고 있다. 

Ⅴ. 세계 반도체 시장을 뒤흔든 엔비디아의 저력

엔비디아의 위세는 애플과 비교해도 두드러진다. 엔비디아 시가총액은 어느덧 소비자 기기 시장의 절대 강자인 애플에 육박할 정도로 커졌다. 

매년 2억 대 이상의 아이폰을 팔고 있는 애플을 엔비디아가 추월하는 것도 불가능한 일이 아니라는 예상도 나온다. 

엔비디아가 애플을 추월한 부분도 있다. 영업이익률이다. 엔비디아는 2023년 AI반도체 수요가 폭발하면서 믿기 어려울 정도의 성장세를 보였다. 

덕분에 영업이익률은 이미 애플을 추월했다. 엔비디아의 2022년 영업이익률이 50% 대에 진입했다. 

애플 영업이익률이 30%라는 점과 비교하면 엔비디아의 성장세가 유달리 돋보인다. 

투자 시장과 반도체 시장의 질서는 엄연히 다르다. 아무리 엔비디아라고 해도 생산 공정에서는 애플을 따라갈 수 없다. 

애플과 엔비디아 제품을 동시에 생산하는 TSMC에 가장 중요한 고객이 단연 애플이기 때문이다. 

TSMC는 전체 매출의 30% 이상을 차지하는 애플 우선 정책을 바꾸기 어렵다. 

소비자용 제품은 애플, 기업용 제품은 엔비디아가 나눠 가진 TSMC의 틈바구니를 퀄컴, 인텔 등이 비집고 들어갔지만, 결국 시스템 반도체 분야에서 애플 – 엔비디아 – TSMC로 이어지는 삼각 편대의 구도를 뒤집는 기업이 나오기는 당분간 어렵다. 

최소한 몇 년 이상의 시간이 걸릴 수도 있다. 

Ⅵ. 엔비디아의 저력

엔비디아와 경쟁하던 그래픽 프로세서 업체들 중 매트록스, S3, ATI, 크리에이티브, 3 dfx 등이 사라졌고 ATI는 AMD와 합병해 살아남았다. 

인텔도 엔비디아를 경계하며 GPU사업을 지속했지만 AMD에 이어 엔비디아에도 추월당한 신세로 전락했다. 

엔비디아의 야심은 GPU에 그치지 않는다. 엔비디아의 ARM 인수 추진, 애플 아이팟 칩을 만들었던 포털플레이어를 인수하는 등 GPU의 한계를 벗어나기 위한 노력을 기울여 왔다. 

그런 노력이 큰 빛을 발한 것은 아니지만 지속해서 변신하려는 노력을 통한 담금질은 엔비디아를 반도체 업계 최후의 승자로 만드는 자양분이 됐다. 

사람의 중요성도 빼놓을 수 없다. 애플, 엔비디아, TSMC의 중심에는 최고 결정권자의 안정적인 리더십이 있다. 

한때 도산 위기에 몰렸던 애플은 1990년대 말 스티브 잡스 창업자가 복귀한 후 기사회생했다. 

잡스의 자리를 물려받은 팀 쿡 CEO는 10년 넘게 재임하며 잡스 시대와는 다른 모습으로 애플을 3조 달러 기업으로 변화시켰다. 

젠슨 황은 창업 이래 지금껏 경영권을 내려놓은 적이 없다. 실리콘 밸리에서도 2030 나이대 창업자가 60대까지 자리를 지킨다는 것은 드문 경우다. 

빌 게이츠 MS 창업자가 경영권을 놓은 것도 2007년이다. 게이츠가 MS를 이끈 시간도 30년이 채 되지 않는다. 

이에 비해 황은 이미 31년 차 CEO다. 어느 미국 출생 기업인보다도 실리콘 밸리에 밀착해 있다. 

방진복으로 상징되는 인텔, 청바지와 터틀넥으로 대표되는 애플과 비교했을 때, 젠슨 황은 검은색 가죽점퍼와 문신 등 패션에서도 남다르다. 

기업 간의 치열한 경쟁과 함께 팀 쿡과 젠슨 황 두 사람의 경쟁이 실리콘 밸리를 어떻게 변화시켜 나갈지, 누가 먼저 은퇴할지는 두 기업의 경쟁 결과에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 

[ 글을 마치며 ]

이 책의 내용을 다섯 가지 정도는 다시 한번 곱씹어 보도록 하자. 

첫 번째는 애플은 반도체 칩의 중요성을 오래전부터 알고 있었다. 

애플은 스마트폰의 상징과도 같은 회사이다. 그리고 스마트폰에 들어가는 애플리케이션을 만드는 회사라고 생각이 되지 반도체를 직접 만드는 것에 경쟁력이 있을 것이라고 생각하기는 어렵다. 

그런데 알고 보면 애플은 반도체에 특화된 회사에 더 가깝다는 것이다. 

애플의 제품들을 보게 되면 모두 세상에 없는 기능을 한 두 가지는 꼭 가지고 있어야 한다는 것이다. 

이를 뒷받침하기 위해서는 하드웨어가 필요하고 하드웨어의 핵심은 반도체 칩이기 때문이다. 

결국 애플은 반도체 칩을 직접 만들기 위해서 노력을 지속해 왔고 이를 통해서 경쟁력을 쌓아온 기업이다. 

앞으로도 선두기업으로서 남기 위해서 애플은 반도체 칩의 설계 역량 강화에 집중할 것이고 누구보다도 발전된 칩을 생산해 낼 것이다. 

그리고 그런 반도체 칩은 애플만의 아이덴티티를 강화시키는 데에 사용이 될 것이라고 생각한다. 

애플의 현재 재무 상태, 브랜드 인지도, 기업 환경을 고려해 본다면 애플이 지금보다 더 강한 반도체 회사로 나아갈 것이라고 생각이 든다. 

두 번째는 빅테크 기업들은 저마다 자신들이 원하는 칩셋을 만들기 위해서 노력한다는 것이다. 

기존의 반도체 칩은 범용성에 기반을 두고 소품종 대량 생산 체제에 집중을 했다. 

반도체 칩은 일종의 연산만을 담당하거나 기억저장 장치로서의 기능을 담당했다. 

특별한 기능을 요구하게 될 경우 반도체 칩의 개발보다는 로직 설계를 통해서 해결하려는 노력이 더욱 강했던 편이다. 

그 이유는 반도체 칩을 다품종으로 소량 생산을 하기에는 너무 많은 투자가 이뤄져야 했기 때문에 실현되기가 어려웠다. 

특히 요구하는 수준의 반도체 칩의 성능 자체도 기존의 범용 반도체를 활용한다면 가능할 수 있는 수준이 대부분인지라 특화된 기능의 반도체를 설계할 이유도 제조할 이유도 없었던 것으로 보인다. 

현재의 반도체 칩은 특화된 기능을 다양하게 요구받고 있다. 

대용량의 데이터를 빨리 처리해야 하는 것은 물론 저전력으로 동작해야 하고 호환성이 뒷받침되어야 한다. 

나아가 이 중에서 한 가지 기능만을 좀 더 특화해서 만드는 반도체를 요구받기도 한다. 

결과적으로 기업들이 제공하는 최종 서비스의 수준이 어느 정도인가에 따라서 반도체 칩의 특화 기능은 제각각이 될 가능성이 높다. 

현재는 사람들의 빅테크 기업들이 자체 반도체를 가지고 있다는 것에 대해서 잘 인지하지 못할 정도로 알려지지 않았지만 향후에는 기업들이 가진 반도체 칩이 어느 정도의 특징을 가지고 있는가에 따라서 기업의 경쟁력으로 평가받는 시대가 올 것이라고 생각한다. 

세 번째는 설계와 제조 무엇이 더 중요할 것인가 하는 점이다. 

반도체를 설계하고 제조하는 역할을 모두 하는 종합 반도체 기업에서 이제는 설계와 제조가 분리된 산업으로 변화하고 있다. 

이 중에서 영업이익률이나 더 큰 성장을 할 수 있는 분야는 반도체 설계라고 보인다. 

대표적인 회사들이 애플과 엔비디아로 M1, M2, M3 같은 시리즈의 칩셋이나 블랙월 같은 칩의 성공을 통해서 설계회사들은 시장을 장악해 나가고 있다. 

반도체 칩은 특허로 보호받을 수도 있지만 별다른 특허가 없다고 해도 반도체를 생산할 수 있는 설계도면을 가지고 있다는 것 자체만으로도 큰 역량을 평가받을 수 있다. 

그렇지만 설계를 통해서 만들어진 칩셋이 시장에서 통용되지 못한다면 재고에 대한 부담으로 남을 수 있어 설계업체는 상당한 리스크를 가지게 된다. 

이 때문에 범용적인 칩셋을 만들던지 아니면 최종 완제품까지 생산하는 기업이 되어야 한다.

그렇지만 파운드리 제조를 하는 업체의 경우는 재고에 대한 부담은 적다. 

하지만 기술 혁신에 대한 요구를 받는 것이 매우 힘든 일이다. 

일정을 정해진 기간에 납품해야 하고 원하는 동작이 제대로 이뤄지지 못할 경우에 오는 리스크도 상당하다.

최첨단 공정으로 적정 수준의 수율을 올리지 않으면 수익을 얻기도 힘들어서 지속해서 상당한 투자를 해야 한다. 

이를 고려해 본다면 반도체 제조와 설계 무엇이 더 중요하다 어렵다고 말하기는 힘들지만 현재의 연결 고리가 쉽게 다른 형태로 대체되지는 못할 것으로 예상이 된다. 

네 번째는 애플은 아직 인공지능이라는 단어를 사용하지 않는다는 것이다. 

애플이 인공지능이라는 단어를 사용하지 않는 가장 큰 이유는 개인의 정보를 활용해서 수익을 올린다는 공격을 피하기 위해서라는 의견이 지배적이다. 

인공지능을 개발하기 위해서 필요한 데이터 센터의 활용, 반도체 칩의 발전, 로직의 설계가 필요하다. 

이 중에서 데이터 센터의 활용을 지속해서 발전시켜 나가야 하는데 이는 개인정보의 활용이 절대적으로 필요하다. 

현재 글로벌로 개인정보 활용에 대한 어려움이 점점 더 증가하고 있는 추세로 향후에는 온 디바이스를 활용하지 않으면 개인정보를 활용하기가 더 어려워질 것이다. 

앞으로 더 많은 장벽이 생기기 전에 인공지능의 발전을 극대화하는 것이 필요할 수 있고 혹은 애플이 생각할 때에 인공지능이라 부를 정도로 기술이 만족스럽지 않다고도 생각할 수 있다.

이를 고려할 때에 애플은 인공지능이라고 명명하는 시점은 아직 오지 않았고 자신들이 생각했을 때에 기술이 만족스러울 때에 세상에 공표할 것이라고 생각한다.  

다섯 번째는 애플과 엔비디아 그리고 빅테크 기업들 모두 자신들에 특화된 반도체 성능을 원한다는 것이다. 

우리가 살아가는 세상은 가상의 공간도 아니고 디지털로 완벽하게 표현이 되는 세상도 아니다. 

그런데 디지털과 가상의 공간이 점점 더 중요해지고 있고 이를 통해서 우리의 삶은 점점 더 풍요로워지고 있다. 

그런 디지털 세상과 아날로그 세상을 연결해 주는 것이 바로 반도체이다. 

그런 반도체는 하나의 일괄적인 형태로 발전해 나가기 어려운 것이 현실이다. 

각각의 특성에 맞는 반도체가 만들어지게 될 것이고 이들을 통해서 더 많은 기기들이 세상에 나오게 될 것이고 더 다양한 일들이 가능해질 것이다. 

이를 고려해 본다면 앞으로는 점점 더 다양한 반도체 칩이 세상에 나올 것이고 이는 어떤 형태로든 우리의 삶이 더 풍요로워질 것이라고 생각한다. 

즐거운 마음으로 기대하고 또 반도체 공부를 함으로써 미래를 준비해 보도록 해야겠다. 

참고 도서 : 애플 엔비디아 쇼크웨이브 ( 백종민  )