엔비디아에 도전하는 중국의 반도체 기업들

기사입력 : 2024년03월08일 13:43

최종수정 : 2024년03월08일 13:54

미국의 대중국 반도체 제재 지속 강화
엔비디아는 1/5 성능 대폭 하향 제품 중국 판매
중국 업계는 화웨이의 GPU에 큰 기대
하이광신시, 한우지, 룽신중커 등 GPU 개발 박차

[베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 현재 중국은 미국으로부터 강도 높은 반도체 제재를 받고 있다. 중국 기업들은 고사양의 반도체를 수입할 수 없으며, 반도체 제조 장비를 수입할 수 없고, 반도체 관련 기술을 이전 받을 수도 없는데다, 전 세계 반도체 파운드리(반도체 외주 제작업체)와의 협력에도 제한이 부과돼 있다. 중국의 많은 반도체 업체들이 미국 상무부의 블랙리스트에 등재되어 외국 기업과의 협력이 차단됐다.

현재 중국의 반도체산업 중 가장 뼈아픈 분야 중 하나는 GPU(그래픽처리장치)다. 미국의 인공지능(AI) 업체인 오픈AI가 챗GPT와 소라(Sora)를 개발해 출시하며, AI 분야에서 역사적인 혁신을 이뤄냈다. 오픈AI가 창출한 성과의 바탕에는 대규모 빅데이터를 처리할 수 있는 AI 칩(GPU)이 존재한다.

현재 엔비디아의 최첨단 AI 칩인 A100과 H100 칩은 중국 수출이 금지되어 있다. 이에 엔비디아는 A100과 H100을 기반으로 성능을 낮춘 A800과 H800을 만들어 중국 시장에 수출해 왔다. 하지만 지난해 10월 미국이 대중국 반도체 제재를 강화하는 조치를 내놓자 엔비디아의 A800과 H800의 중국 수출도 불가능해졌다.

이에 엔비디아는 A800과 H800보다 성능을 더욱 낮춘 H20 칩을 만들어 중국시장에 판매하고 있다. 하지만 H20의 연산 능력은 296TFlops(테라플롭스·1초당 1조번의 연산 처리가 가능한 컴퓨터 성능 단위)다. 엔비디아의 AI 칩 H100(1979TFlops)과 비교하면 H20의 연산 능력은 5분의 1 수준에 불과하다. H100에 비해 대폭 하향 조정된 H20의 연산능력은 중국이 자체적으로 만들어낼 수 있는 최고성능의 AI 칩과 비슷한 수준이라는 것이 업계의 평가다.

중국의 반도체 업체들은 GPU 국산화를 위해 상당한 노력을 기울이고 있지만, 좀처럼 파괴력 있는 성과는 나오지 않고 있다. 중국 정부를 비롯해 중국 IT 업계는 물론 전 중국인들이 기술 돌파를 학수고대하고 있지만 엄연히 존재하는 기술 격차가 하루아침에 없어지지는 않는다.

화웨이 쉬즈쥔(徐直軍) 부회장이 지난 2019년 어센드 910 발표회에서 제품모형을 들어보이고 있다. 미국의 집중 제재를 받고 있는 화웨이는 이후 반도체 관련 공개행사를 극도로 자제하고 있다. [사진=바이두 캡쳐]

◆ 가장 앞선 업체 화웨이의 하이실리콘

중국에서 AI 칩을 개발하는 곳 중 가장 앞선다는 평가를 받는 업체는 화웨이(華爲)다. 엔비디아의 젠슨 황 CEO 역시 최근 "화웨이가 AI 칩 분야에서 매우 막강한 경쟁자"라고 발언한 바 있다.

화웨이가 현재 판매 중인 AI 칩은 어센드(중국명 성텅, 昇騰) 910B다. 어센드910은 화웨이가 2019년 출시한 GPU다. 화웨이는 에센드910의 업그레이드 버전인 910B를 지난해 출시했다. 화웨이의 팹리스(반도체 설계 전문업체) 자회사인 하이실리콘(중국명 하이쓰, 海思)이 설계했으며, 중국 최대 파운드리인 SMIC(중신궈지, 中芯國際)가 7나노 공정으로 생산한다.

어센드910B의 성능은 엔비디아 H100의 절반 수준인 것으로 전해지고 있다. 현재 중국 내 H100 판매가 금지된 상황에서 중국의 IT 대기업들은 어센드910B를 차선책으로 구매하고 있다. 910B는 지난해 최소한 5000개를 판매한 것으로 나타났다. 이에 더해 올해 판매량이 40만개를 넘어설 것으로 예상되고 있다. 올해 중국의 국영 통신사들은 대규모 데이터서버를 구축할 방침이며, 이를 구동시킬 칩을 대량으로 구매할 것으로 예상된다. 해당 수요 대부분을 화웨이의 어센드910B가 채울 것으로 전망된다.

중국 톈펑(天風)증권의 보고서에 따르면 2022년 중국 내 AI 가속기는 109만대가 판매됐으며, 이 중 85%를 엔비디아가, 10%를 화웨이가 공급했다. 중커수광(中科曙光), 한우지( 寒武紀), 징자웨이(景嘉微) 등 중국 내 다른 업체가 나머지 5%를 공급했다. 톈펑증권은 엔비디아가 차지했던 85%의 시장을 중국 업체들이 메울 것으로 예상하고 있다.

특히 화웨이의 어센드칩은 현재 그 성능이 지속적으로 업그레이드되고 있는 것으로 전해지고 있다. 중국의 대표적인 AI 기업인 아이플라이텍(중국명 커다쉰페이, 科大訊飛)의 류칭펑(劉慶峰) 회장은 지난해 8월 한 포럼에 참석해 "화웨이가 개발 중인 GPU 연산 능력이 이미 엔비디아의 A100에 필적한다는 사실을 기쁜 마음으로 여러분께 알려드린다"고 말한 바 있다.

화웨이의 어센드910B가 대항마이기는 하지만 여전히 성능의 격차가 존재한다. 또한 엔비디아는 강력한 CUDA 생태계를 갖추고 있지만, 중국 업체들은 CUDA를 사용할 수 없기 때문에 자체 생태계를 갖춰야 한다. 이는 상당히 복잡하고 어려운 작업이다.

CUDA는 엔비디아 GPU를 기반으로 한 소프트웨어 및 하드웨어 생태계다. CUDA는 고성능 컴퓨팅 작업을 수행할 수 있는 프로그래밍 모델과 툴킷을 제공한다. 오픈AI와 같은 IT 업체들은 CUDA를 활용해 새로운 서비스를 창출해 낼 수 있다. 중국의 반도체 업계로서는 칩 설계 및 생산 능력이 부족한데다 생태계마저 제대로 갖춰지지 않았다는 난점을 지니고 있는 셈이다.

SMIC 본사 전경모습. SMIC는 중국내에서 유일하게 7nm(나노미터)급 반도체를 생산할 수 있는 파운드리로, 화웨이의 GPU를 제작하고 있는 것으로 전해진다. [사진=SMIC]

◆ 하이광신시, 한우지, 룽신중커 등 주목

중국의 또 다른 팹리스인 하이광신시(海光信息) 역시 최근 들어 각광을 받고 있다. 하이광신시는 AI 연산에 특화된 GPU를 개발하고 있다. 회사측은 자체 제작한 GPU가 AI 연산 분야에서 중국 내 최고 수준이라고 자평하고 있다. 하이광신시가 개발한 GPU는 최근 바이두와 알리바바의 검증을 통과했다. 이 GPU는 아직 시장에 공개되지는 않았으며, 올해 출시될 것으로 예상되고 있다. 하이광신시는 중국과기원 산하 국영 반도체기업인 중커수광(中科曙光)의 자회사로 2014년 톈진(天津)에서 설립됐다.

2016년 설립된 중국의 유명 팹리스인 한우지(寒武紀, 캠브리콘) 역시 GPU 기대주로 꼽힌다. 2022년 한우지는 GPU 제품인 쓰위안(思元) 290, 쓰위안 370을 출시했으며, 해당 제품은 알리클라우드 등에 납품된 바 있다. 한우지는 현재 쓰위안 590을 개발하고 있다. 해당 제품은 엔비디아의 A100을 상당폭 대체할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이 업체의 2022년 연말 기준 R&D 인력은 1205명이다.

중국의 대표적인 CPU 개발업체인 룽신중커(龍芯中科, Loongson)도 GPU를 개발하고 있다. 룽신중커는 올해 자체 개발 중인 GPU를 발표한다는 목표다. 룽신중커가 개발 중인 GPU의 명칭은 LG200이며, 그래픽처리는 물론 AI 연산 기능을 갖추고 있는 것으로 전해졌다. 이어 LG200의 출시를 기반으로 올해는 AI 연산에 특화된 GPU를 개발한다는 방침이다. 룽신중커는 2008년 3월 상하이에서 설립됐으며, 2001년 중국 최초로 중국산 CPU인 '룽신1호'를 개발한 중국과학원 산하 룽신연구팀이 그 전신이다.

2006년에 설립된 징자웨이(景嘉微)도 GPU를 전문적으로 개발하는 팹리스다. 징자웨이가 출시한 GPU인 JM9의 성능은 엔비디아의 게임용 그래픽카드인 G포스GTX1050과 유사하다. JM9은 글로벌 첨단 GPU와 여전히 큰 격차가 존재하지만, 징자웨이는 완전히 독립된 지재권을 보유하고 있다는 강점을 지니고 있다.

중국의 스타트업인 모얼셴청(摩尔線程)과 비런커지(壁仞科技) 역시 현지에서 많은 기대를 받고 있는 업체다. 모얼셴청은 2020년10월에 설립됐다. 설립자인 장젠중(張建中)은 엔비디아 부사장 겸 중국시장 총괄 매니저를 지낸 인사로 2005년부터 2020년까지 15년간 엔비디아에서 일했다. 무어스레드는 2022년 3월 GPU칩 수티(Suti, 蘇堤)를 출시한 바 있다.

또 다른 스타트업인 비런커지는 2019년 9월 설립됐다. 클라우드 컴퓨팅, AI 딥러닝, 그래픽 렌더링, 고성능 범용 컴퓨팅 등을 위한 GPU를 개발해왔다. 지난해 8월 비런커지는 BR100이라는 이름의 자체 GPU를 출시했다. 이 제품은 32비트 부동 소수점 연산 기준으로 512 TFLOPS(초당 1조회 연산)를 기록했다.