AI 혁명의 엔진룸: 나노미터 전쟁

많은 사람들이 “AI 모델이 얼마나 똑똑한가?”(Software)에 집중할 때, 진짜 프로들은 “그 지능을 물리적으로 구현할 수 있는가?”(Hardware)를 묻습니다. 챗GPT가 1초 만에 대답을 내놓기 위해선, 수만 개의 GPU와 메모리가 물리적 한계를 넘나드는 속도로 작동해야 하기 때문입니다.

오늘 다룰 이야기는 화려한 AI 서비스 뒤에 숨겨진, 기름 냄새 나는 ‘하드웨어 엔진룸’의 이야기입니다. AI 시대를 지탱하는 두 개의 거대한 기둥, 제조(SK하이닉스)와 설계(Arm)의 최전선에서 벌어지는 치열한 기술 전쟁을 해부합니다.

1. 제조의 최전선: SK하이닉스의 도박

데이터 처리량은 매년 2배씩 폭증하는데, 반도체 회로를 그리는 기술(미세화)은 물리적 벽에 부딪혔습니다. 회로 간격이 너무 좁아져서 전자가 튀어나가는 현상까지 발생하고 있죠. 여기서 SK하이닉스는 경쟁사들보다 한발 앞서 High-NA EUV(고개구율 극자외선) 장비 도입이라는 과감한 승부수를 던졌습니다.

“왜 수천억 원짜리 장비를 사야 하는가?”
기존 EUV 장비(NA 0.33)로는 8nm 이하의 초미세 회로를 한 번에 그릴 수가 없습니다. 그래서 붓질을 여러 번 덧칠하는 ‘더블 패터닝(Multi-Patterning)’ 기술을 써야 했습니다. 문제는 공정이 복잡해질수록 불량률이 치솟고 생산 시간이 길어진다는 점입니다.

반면, SK하이닉스가 도입하는 High-NA EUV(NA 0.55)는 렌즈 구경을 키워 빛을 더 예리하게 모읍니다. 덕분에 한 번의 붓질(단일 노광)로 초미세 회로를 선명하게 새길 수 있습니다. 이는 곧 압도적인 수율(Yield)과 생산성으로 직결됩니다. HBM 시장의 주도권을 뺏기지 않겠다는 SK의 강력한 의지가 읽히는 대목입니다.

2. 설계의 진화: Arm의 비즈니스 모델 혁명

반도체 설계도(Design IP)를 파는 영국의 Arm도 완전히 달라졌습니다. 과거의 Arm은 ‘레고 블록’을 낱개로 파는 회사였습니다. 고객사(애플, 퀄컴 등)가 이 블록을 사다가 알아서 조립해야 했죠. 하지만 칩이 너무 복잡해지면서 고객사들이 “조립하다가 시간이 다 간다”며 아우성치기 시작했습니다.

이에 Arm은 ‘CSS(컴퓨트 서브 시스템)’라는 새로운 카드를 꺼내 들었습니다. 이제는 블록이 아니라, 아예 ‘반쯤 조립된 완성품’을 팝니다. CPU와 GPU, 통신 모듈을 최적의 상태로 미리 결합해서 주는 것이죠. 덕분에 고객사는 개발 기간을 1년 이상 단축할 수 있게 되었습니다.

여기서 Arm의 천재적인 전략이 드러납니다. 그들은 CPU와 시스템은 다 조립해 주되, AI 성능을 결정하는 ‘NPU(신경망 처리 장치)’ 자리는 의도적으로 비워두었습니다.
“기본적인 건 우리가 다 했으니, 너희는 핵심 경쟁력인 AI 가속기만 얹어라.”
이는 구글이나 마이크로소프트 같은 빅테크들이 자체 칩을 만들 때 Arm을 선택할 수밖에 없게 만드는 강력한 유인책이 되고 있습니다.