‘AI 시대’ 왜 반도체 기업 엔비디아가 뜰까
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지난해 말 엔비디아(NVIDIA) 주가는 1주당 495.22달러로 마감했습니다. 1년 새 238.86% 상승한 건데요. 지금 주가도 연초보다 2배가량 뛰었습니다. 시가총액은 2조 달러를 웃도는 상황. 한화로 3000조원 수준입니다. 대화형 인공지능(AI) 서비스인 챗GPT가 뜨니 엔비디아가 더 크게 주목받는 모습인데요. 평범한 반도체 회사인 줄 알았던 엔비디아가 도대체 AI와 어떤 연관성이 있는 걸까요?
마약보다 구하기 어려워? 불티나게 팔리는 엔비디아 GPU
엔비디아의 주력 상품은 고성능 GPU(그래픽처리장치)입니다. AI를 학습시키고 운용하는 데 가장 적합한 반도체로 알려졌습니다. 챗GPT 같은 생성형 AI를 개발하고 구동하는데 필수품으로 꼽히며 판매량이 급증했습니다.
구글과 아마존, 메타 등 미국의 주요 빅테크 기업들도 엔비디아의 GPU를 사기 위해 수개월씩 기다리는 상황. 특히 품귀 현상을 빚은 엔비디아의 최고 사양 GPU인 ‘H100’은 6개월을 기다려야 받아볼 수 있다고 합니다.
엔비디아의 GPU는 뭐가 다를까요. 먼저 GPU와 CPU(중앙처리장치)의 차이를 이해해야 합니다. 컴퓨터의 뇌 역할을 하는 CPU는 명령어를 해독하고 실행하는 장치입니다. 그동안 PC(개인용 컴퓨터) 시장에서 월등한 판매 점유율을 보였죠.
GPU는 컴퓨터 그래픽 처리 특화 반도체입니다. ‘병렬 처리’ 방식으로 수천개의 코어를 동시 작동해 그래픽을 빠르게 처리합니다. 다양한 이미지 픽셀에 명령어를 보내 동시에 모니터에 출력하는 게임용으로 개발됐습니다.
GPU는 다량의 단순 업무를 동시에 처리할 때 유용한데요. 유튜브의 영상 추천과 구글의 광고, 인스타그램 피드 등이 모두 GPU 활용 알고리즘으로 작동합니다. 2010년 이후 AI 산업이 가파르게 성장한 배경으로 꼽힙니다. AI 연구 개발의 필수재로서 명실상부 인공지능 반도체로 불리고 있습니다. 수많은 기업들이 AI용 반도체를 만들고 있지만 현재까지 엔비디아의 적수는 없는 상황입니다.
‘AI 반도체’ 점유율 80%… 시장 뜨며 엔비디아 시대 열려
엔비디아는 AI 반도체 시장 점유율은 80%를 웃돕니다. AI 시장 성장의 과실을 고스란히 엔비디아가 따먹는 구조인데요. 이는 실적에서도 고스란히 드러납니다. 엔비디아의 지난해 매출은 609억 달러(약 81조7900억원), 영업이익은 329억 달러(약 44조1800억원) 규모입니다. 각각 전년보다 125%, 311% 증가했는데요. 4분기(11~1월) 영업이익은 전년보다 무려 983%나 치솟았습니다. 미국 언론은 “엔비디아가 AI붐의 중추기업으로 완벽하게 변모했다”고 평가했습니다.
애초 엔비디아는 비디오게임용 GPU라는 틈새시장의 강자였습니다. 하지만 이제는 세계에서 가장 유명한 기술 기업입니다. 지난해 AI 열풍으로 빅테크 기업은 물론 자동차·금융·의료 등 다양한 분야에서 엔비디아의 GPU를 ‘더 더 많이’ 요구하고 있기 때문인데요.
미국뿐 아니라 일본과 캐나다, 프랑스 등에서도 자체 AI 모델을 만들며 엔비디아의 주문량은 쌓여만 가고 있습니다. 지난해 4분기 엔비디아의 영업이익률은 66.7%였는데요. 40%대인 인텔이나 AMD 등을 크게 뛰어넘은 수치입니다. 비싸도 살 수밖에 없는 건 독보적인 경쟁력 덕분이겠죠.
엔비디아의 성공을 시작으로 전 세계 반도체 시장이 들썩이고 있습니다. 엔비디아의 반도체를 위탁생산하는 대만의 TSMC, 엔비디아에 HBM(고대역폭메모리)을 독점 공급하는 SK하이닉스 등의 주가가 고공행진 중입니다.
엔비디아는 공고한 AI 반도체 생태계를 만들었을 뿐만 아니라 프로그래밍 플랫폼 쿠다(CUDA)로 GPU 개발 생태계도 구축했는데요. 20년 이상된 쿠다는 400만명 이상의 개발자들이 AI 프로그램을 만드는데 사용됩니다. 즉 엔비디아의 AI칩에 개발자들을 묶어두는 역할을 톡톡히 하고 있습니다.
‘척박한 땅’ 일궈 기회로 만든 이민자 CEO 젠슨 황
엔비디아의 창업자는 젠슨 황, 1963년 대만 타이난에서 태어났습니다. 자식이 ‘기회의 땅’에서 성장하길 바랐던 아버지 덕에 인생의 대부분을 해외에서 보냈죠. 켄터키주 오네이다에서 초등교육을 받고 모든 가족이 미국으로 이민 온 후엔 오리건주 포틀랜드 외곽에 정착했습니다.
학창시절 또래들과 어울리는데 어려움을 겪었지만 학업에는 두각에 나타난 학생이었습니다. 오리건 주립대에서 전기공학 학사 학위를 받은 뒤 실리콘밸리로 이동해 AMD와 LSI 로직에서 회사 경험을 쌓았는데요. 1992년에는 스탠포드대에서 전기 공학 석사 학위를 받았습니다.
엔지니어 경험을 쌓은 황은 1993년 크리스 말라초스키, 커티스 프리엠 등과 함께 엔비디아를 창업했습니다. 공동창업자들은 썬 마이크로시스템즈와 IBM에서 경험을 쌓은 엔지니어들입니다. 이들은 3차원(3D) 그래픽의 업무 처리 속도를 높이는 GPU를 개발 목표로 삼았는데요.
황은 “자금 조달이 불가능한 아이디어”였다고 회고합니다. 투자자들의 관심이 CPU에 집중돼 있던 상황에서 사실상 너무 앞선 구상이었기 때문입니다. 엔비디아의 최초 그래픽 칩셋 ‘NV1’은 저조한 성능 탓에 처참히 실패했고, 1997년 출시된 ‘RIVA 128’이 두각을 드러냈습니다. 엔비디아가 1999년 미국 증시에 상장할 수 있게 한 동력이었습니다.
엔비디아는 1999년 공모전을 통해 그래픽카드에 ‘지포스(GeForce)’라는 이름을 지었습니다. 이 직후 선보인 ‘지포스 256’은 최초의 GPU로 꼽힙니다. 경쟁사들의 GPU보다 5배 뛰어난 성능으로 유명했습니다. 지포스 시리즈는 단숨에 게임용 그래픽카드 시장을 평정했는데요. 황은 여기에 그치지 않고 GPU 성능을 계속 발전시켰습니다. 오늘날 GPU는 패턴과 관계를 인식할 뿐만 아니라 추론하고 예측하는 능력을 발휘하고 있습니다.
GPU 컴퓨팅, AI 시대의 한 축으로
엔비디아의 GPU는 이미 AI 시대의 한 축을 차지하고 있습니다. 빅데이터 저장 공간이 확보된 데다 딥 러닝 알고리즘이 발명되고 컴퓨터 처리 속도가 가속화되며 AI 시대가 열렸다고 합니다. 자율주행차는 딥 러닝을 사용해 차량이 차지하는 공간과 장애물을 인지합니다. 의료 분야에서는 수백만 개의 의료 관련 이미지로 훈련받은 신경망이 외과적 생체 조직 검사로만 찾을 수 있던 단서를 MRI에서 찾아내기 시작했습니다. AI는 산업혁명 이후 전례 없던 사회적 진보를 촉진할 것으로 보입니다. 앞으로도 과학과 디자인, 예술 등 다양한 분야에서 나타날 AI 활용 기술 혁신이 기대되지 않나요?
