[서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 구글이 자체 인공지능(AI) 반도체인 텐서처리장치(TPU)를 외부 기업에 직접 공급하는 사업을 본격화하면서 삼성전자와 SK하이닉스의 고대역폭메모리(HBM) 시장에도 새로운 기회가 열리고 있다. 그동안 엔비디아가 AI 반도체 판매 시장을 주도해 왔지만, 구글도 자체 데이터센터용 TPU를 외부에 판매하는 사업자로 전환하면서 HBM 수요처가 다변화되는 양상이다.

이러한 변화는 구글 모회사 알파벳의 재무제표에서도 확인된다. 알파벳의 9월 말 재고자산은 지난해 말보다 5.5배 증가한 133억800만달러로, 회사는 TPU 시스템 판매를 위한 재고 확보가 주요 원인이라고 설명했다. 구글의 TPU 판매가 실제 매출로 이어지고 있는 가운데 오라클 등 외부 고객사로 공급망도 확대되고 있다.

삼성전자와 SK하이닉스에 중요한 것은 구글의 반도체 판매량뿐 아니라 TPU 한 개에 들어가는 HBM 용량도 커지고 있다는 점이다. 구글의 차세대 8세대 TPU는 7세대보다 더 많은 HBM을 탑재하도록 설계됐다. 구글이 외부 판매를 늘리고 차세대 제품 양산에 나설 경우 국내 메모리 업체들의 공급 기회도 확대될 전망이다.

◆알파벳 재고 5.5배 급증…TPU 외부 판매 확대 본격화

4일 반도체 업계에 따르면 구글은 그동안 자체 개발한 TPU를 주로 자사 데이터센터에서 사용하거나 구글 클라우드를 통해 외부 기업에 연산 자원을 빌려주는 방식으로 공급해 왔다. 고객사가 TPU를 이용하더라도 반도체 자체를 구매하는 것이 아니라 구글의 컴퓨팅 자원을 사용하는 구조였다.

이 같은 사업 방식은 올해부터 달라졌다. 구글은 지난 1분기 실적 발표에서 TPU 시스템을 고객사 데이터센터에 직접 공급하겠다는 계획을 발표했고, 2분기부터 실제 납품을 시작했다. 다만 당시에는 초기 공급 단계여서 계약된 물량 가운데 매출로 반영된 비중은 크지 않았다.

3분기에는 판매 확대 움직임이 뚜렷해졌다. 구글 모회사 알파벳이 지난달 28일 공개한 재무제표에 따르면 9월 말 재고자산은 133억800만달러로 지난해 말 24억3900만달러보다 약 5.5배 증가했다. 알파벳은 TPU 시스템 판매를 위한 재고 축적이 주요 배경이라고 설명했다. 고객사에 납품할 TPU를 미리 생산하면서 재고가 급증한 것이다.

실제 TPU 시스템 판매는 3분기 구글 클라우드의 매출 성장에도 의미 있게 기여했다. 아나트 아쉬케나지 알파벳 최고재무책임자(CFO)는 4분기에도 TPU 시스템 판매를 확대하고 내년부터 관련 매출이 본격적으로 증가할 것으로 전망했다.

판매처도 확대되고 있다. 현재 구글 TPU를 이용하는 고객은 약 100곳으로, 클라우드 이용 기업도 포함된 수치다. 구글은 지난달 27일 오라클과 TPU 공급 협력을 발표했으며, 오라클은 내년부터 자사 클라우드 고객에게 구글 TPU를 제공할 예정이다. 오픈AI 역시 TPU 직접 구매를 추진하고 있다는 외신 보도가 나왔지만 계약 체결 여부는 확인되지 않았다.

◆엔비디아 이어 HBM 수요 견인할 새 축으로

구글의 TPU 외부 판매 확대는 삼성전자와 SK하이닉스에 엔비디아 외에 또 하나의 대형 HBM 시장이 커진다는 의미다. 지금까지 HBM 수요는 엔비디아의 AI 반도체가 주도해 왔지만, 구글이 TPU를 외부 기업에도 본격적으로 판매하기 시작하면서 국내 메모리 업체들의 공급 물량이 늘어날 것으로 기대된다.

TPU 한 개에 들어가는 HBM 물량도 상당하다. 구글의 7세대 TPU인 '아이언우드'에는 24GB 용량의 HBM 8개가 탑재된다. TPU 1만 개를 생산하려면 HBM 8만 개가 필요한 셈이다. 구글이 TPU 판매량을 늘릴수록 삼성전자와 SK하이닉스의 HBM 공급 기회도 그만큼 커지는 구조다.

차세대 제품에서는 HBM 탑재 용량이 더 늘어난다. 아이언우드의 HBM 용량은 칩당 192GB지만, 8세대 제품은 학습용 'TPU 8t'가 216GB, 추론용 'TPU 8i'가 288GB에 달한다. 추론용 제품을 기준으로 기존보다 50% 증가한 수치다. 구글이 TPU 판매량을 확대하는 동시에 칩 하나에 들어가는 HBM 용량까지 늘리면서 국내 메모리 업체들의 매출과 수익성을 끌어올릴 요인으로 작용할 전망이다.

삼성전자와 SK하이닉스는 이미 구글 TPU용 HBM 공급망에 참여하고 있는 것으로 알려졌다. 특히 SK하이닉스는 지난 2월 최태원 SK그룹 회장과 순다르 피차이 구글 최고경영자(CEO)의 회동을 계기로 AI 메모리 장기 공급과 공동 설계 협력을 논의했다고 공개했다. 단순히 완성된 TPU에 HBM을 납품하는 데 그치지 않고, 구글의 차세대 TPU 설계 단계부터 메모리 성능과 용량을 함께 최적화하는 방식으로 협력을 확대하려는 것이다.

국내 업체들에는 엔비디아에 집중된 HBM 매출 구조를 다변화할 수 있다는 점에서도 의미가 크다. 그동안 HBM 시장은 엔비디아의 AI 반도체 출하량과 제품 출시 일정에 크게 좌우돼 왔다. 구글이 별도의 대형 고객으로 성장하면 엔비디아의 주문 변동에 따른 영향을 줄이는 동시에 추가 매출을 확보할 수 있다. 특히 구글이 외부 고객을 늘리고 차세대 TPU 생산을 확대할수록 HBM 공급 규모도 커질 가능성이 높다.

관건은 구글의 TPU 외부 판매가 얼마나 빠르게 늘어나느냐다. 구글이 오라클 등 대형 고객사를 통해 TPU 공급량을 확대하고 늘어난 재고를 실제 매출로 연결한다면, 삼성전자와 SK하이닉스도 HBM 판매 확대에 따른 수익성 개선 효과를 기대할 수 있다.

한 업계 관계자는 "올해 초부터 글로벌 빅테크들이 자체 AI 반도체 개발에 속도를 내고 있는데, 구글의 TPU 판매 확대도 이러한 흐름의 연장선으로 보인다"며 "AI 가속기 하나에 HBM이 통상 6~8개 탑재되고 개당 가격도 수백 달러에 달하는 만큼 공급 물량이 늘어나면 메모리 업체들의 수익성에도 상당한 도움이 될 것"이라고 말했다. 이어 "현재 AI 반도체 시장은 엔비디아 GPU 중심으로 형성돼 있지만 구글 TPU 등으로 수요가 다변화된다는 점에서 의미가 크다"고 덧붙였다.

mkyo@newspim.com