브로드컴, 맞춤형 AI 칩으로 엔비디아 독점 흔든다

AI 반도체 시장의 변화를 상징적으로 보여주는 사진이 공개되었습니다. 이 사진에는 대통령을 가운데 두고 엔비디아의 젠슨 황 CEO와 브로드컴의 혹 탄 CEO가 나란히 서 있습니다. 이는 AI 반도체 시장에서 브로드컴의 위상이 엔비디아만큼 중요해지고 있음을 시사합니다.

브로드컴은 최근 괄목할 만한 성장을 기록했습니다. 8월 초 기준 시가총액 2조 달러를 기록하며 주가가 크게 뛰어, 불과 1년 8개월 만에 두 배 가까이 불어났습니다. 이러한 성장은 AI 반도체 시장의 변화와 브로드컴의 핵심 기술력이 맞물린 결과로 풀이됩니다.

최근 구글, 메타, 오픈AI와 같은 빅테크 기업들이 자체적으로 맞춤형 AI 칩을 개발하려는 움직임이 활발해지고 있습니다. 이들은 브로드컴이 XPU라고 부르는 맞춤형 AI 칩을 통해 특정 AI 서비스에 최적화된 성능과 비용 효율성을 추구하고 있습니다. 이러한 시장 변화가 브로드컴 성장의 핵심 동력 중 하나입니다.

AI 서비스의 무게 중심이 학습에서 추론으로 옮겨가면서 맞춤형 AI 칩의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. AI 모델을 학습시키는 것은 초기 대규모 투자가 필요하지만, 추론은 사용자가 서비스를 이용할수록 비용이 무한히 발생하는 구조입니다. 따라서 추론 단계의 효율성을 극대화하기 위한 맞춤형 칩 수요가 늘고 있는 것입니다.

맞춤형 칩, 즉 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 출하량이 GPU 성장률을 크게 앞지를 것으로 전망됩니다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 2026년 ASIC 출하량은 전년 대비 44.6% 증가할 것으로 예상되며, 이는 GPU 성장률인 16.1%의 세 배에 가까운 수치입니다. 이러한 데이터는 맞춤형 칩 시장의 폭발적인 성장을 뒷받침합니다.

맞춤형 칩은 비용 효율성 측면에서도 큰 장점을 보입니다. 대규모 구매 고객사 기준으로 구글의 맞춤형 칩인 TPU는 엔비디아의 최신 GPU 대비 유효 연산량당 총 소유 비용(TCO)을 약 20%에서 50%까지 절감하는 효과를 보인 것으로 알려졌습니다. 이러한 비용 절감 효과가 빅테크 기업들이 자체 칩 개발에 투자하는 주요 이유 중 하나입니다.

브로드컴의 핵심 기술력은 '서데스(SerDes)'라고 불리는 네트워킹 기술입니다. 이 기술은 신호를 변환하여 칩 간에 빠르게 실어 나르는 역할을 합니다. 이는 단순히 칩을 설계하는 것을 넘어, 마치 뇌는 각자 만들 수 있지만 뇌세포들을 연결하는 신경망과 혈관은 만들지 못하는 것과 같다고 비유할 수 있습니다. 즉, 서데스는 AI 칩 시스템의 필수적인 연결고리 역할을 수행합니다.

현재의 브로드컴은 아바고가 브로드컴을 인수한 후, 오히려 아바고가 자신의 이름을 버리고 인수당한 브로드컴의 이름을 가져다 쓰면서 탄생했습니다. 이는 아바고가 브로드컴의 브랜드 가치와 기술력을 높이 평가했음을 보여주는 사례입니다. 현재 우리가 사용하는 브로드컴의 주식 티커가 아바고 시절 그대로 'AVGO'를 유지하고 있는 것도 이러한 역사적 배경 때문입니다. 이 합병을 통해 거대 반도체 기업이 탄생하게 되었습니다.

브로드컴이 AI 시대에 크게 주목받는 가장 중요한 이유는 바로 '서데스' 기술력 덕분입니다. 이 기술은 칩 밖으로 신호를 빠르고 효율적으로 실어 나르는 역할을 하며, 수천 개의 칩이 마치 하나의 몸처럼 유기적으로 작동하도록 만듭니다. AI 시스템의 성능은 결국 칩 간의 데이터 송수신 속도에 달려있기 때문에, 서데스 기술은 AI 인프라 구축에 필수적인 요소로 자리매김하고 있습니다.

브로드컴의 AI 반도체 부문 매출은 가파른 성장세를 보이고 있습니다. 지난 2분기 브로드컴의 AI 반도체 매출은 1년 만에 무려 143% 증가한 108억 달러를 기록했습니다. 특히 주목할 점은 이 매출 대부분이 AI 칩 자체보다는 칩과 칩을 연결하는 핵심 네트워킹 부문에서 발생했다는 사실입니다. 이는 브로드컴의 서데스 기술이 AI 시장에서 얼마나 중요한 역할을 하는지 보여줍니다.

오픈AI는 브로드컴과 협력하여 첫 자체 AI 칩인 코드명 '할라피뇨'를 개발했습니다. 이 칩은 지난 6월 공개되었으며, 특히 설계 착수부터 제조 직전 단계인 테이프아웃까지 단 9개월이라는 놀라운 개발 기간을 기록했습니다. 오픈AI는 이를 고성능 반도체 분야에서 역대 가장 빠른 개발 사이클이라고 평가했으며, 이는 브로드컴의 기술력과 협업 능력이 얼마나 뛰어난지를 증명합니다.

애플 역시 AI 서버용 칩 개발을 위해 브로드컴에 손을 내밀었습니다. 코드명 '발트라'로 알려진 이 칩은 애플 인텔리전스 요청을 처리하는 클라우드 서버에 탑재될 예정입니다. 브로드컴은 애플을 위한 맞춤형 칩 공급 계약을 2031년까지 연장하며 장기적인 협력 관계를 구축했습니다. 이는 브로드컴의 맞춤형 칩 솔루션이 AI 시장의 주요 기업들에게 필수적인 요소로 자리매김했음을 보여줍니다.

브로드컴은 고객사의 요구에 따라 맞춤형 서비스를 제공하며, 이는 구글과 애플과의 계약 방식에서 확연히 드러납니다. 구글과의 협력에서는 브로드컴이 칩 설계도를 TSMC와 같은 제조사가 생산 가능한 형태로 변환하고 직접 생산을 감독한 후 완성된 칩에 마진을 붙여 공급합니다. 반면 애플과의 협력에서는 설계 서비스 범위를 더 제한적으로 설정하여, 더 좁은 범위의 서비스를 제공하는 것으로 알려졌습니다. 이러한 유연한 맞춤형 전략은 브로드컴의 경쟁력 중 하나입니다.

브로드컴은 엔비디아를 직접적으로 대체하는 경쟁자가 아닙니다. 대신 엔비디아의 영향력에서 벗어나 자체적인 AI 칩을 만들고자 하는 기업들의 뒤에서 핵심적인 조력자 역할을 하고 있습니다. 브로드컴은 자체 브랜드의 AI 가속기를 판매하는 대신, 고객사의 이름을 단 맞춤형 칩을 설계해 주는 비즈니스 모델을 가지고 있습니다. 이는 AI 반도체 생태계에서 브로드컴만의 독특한 포지셔닝을 보여줍니다.

브로드컴의 부상은 한국 반도체 산업에 새로운 과제를 제시합니다. 삼성전자와 SK하이닉스는 이미 브로드컴에도 고대역폭 메모리(HBM)를 공급하고 있으며, 엔비디아와 브로드컴 모두에 메모리를 공급하는 양자택일이 아닌 양쪽 모두에 대응하는 구조에 가깝습니다. 하지만 엔비디아가 요구하는 HBM 조건과 브로드컴 계열 맞춤형 칩이 요구하는 HBM 조건은 다를 수 있습니다. 따라서 한국 반도체 기업들이 이러한 차이에 얼마나 유연하게 대응할 수 있는지가 향후 시장 판도를 가르는 중요한 요인이 될 것으로 보입니다.