반도체산업에 투자하거나 반도체 기술진보의 역사를 공부해본 사람이라면 전세계 반도체 업계에서 서로 영입하려고 치열한 경쟁을 벌이는 1순위 인재가 누구인지 알고 있을 것이다. 현재 캐나다의 토론토에 있는 인공지능 칩 스타트업 텐스토렌트에서 CEO를 맡고 있는 세계적 반도체 공학자 짐 켈러(본명, James B. Keller)가 그 장본인이다. 컴퓨터 공학자들 중에선 '무어의 법칙'으로 유명한 고든 무어 수준의 높은 인지도를 가지고 있다.

오늘날 칩의 진화는 '무어의 법칙'으로는 상상할 수도 없는, 1㎠도 안되는 실리콘 위에 100억개의 트랜지스터를 올릴 수 있는 세상이 되었고, 켈러는 트랜지스터 밀도를 8배 끌어올릴 수 있다고 예측했다. 켈러가 나노와이어라고 부르고 업계에서는 게이트올어라운드(GAA)라고 부르는 구조가 그것이다.

'반도체의 전설' 짐 켈러의 스타트업과 협업하는 삼성전자

'반도체의 전설'로 통하는 짐 켈러를 국내 업체에서는 LG전자가 관심을 가졌고, 삼성전자는 그를 영입하기 위해 엄청난 공을 들였지만 실패한 것으로 알려져 있다. 그런데 최근 삼성전자 파운드리사업부가 짐 켈러의 텐스토렌트 등과 칩 연구개발 프로젝트에 착수했다는 소식이다. 짐 켈러는 인텔, 어드밴스드 마이크로 디바이시스(AMD), 애플과 테슬라 등에서도 일했다. 인텔에 밀려 미국 중앙처리장치(CPU) 시장에서 고전하고 있던 AMD에 영입된 그가 1999년 설계한 애슬론 프로세서는 인텔보다 1기가헤르츠의 벽을 먼저 돌파했다고 한다. 이를 기반으로 AMD는 CPU시장 점유율 40%를 달성하며 인텔을 궁지로 몰아붙이기도 했다. 2012년 다시 AMD에 부사장으로 복귀해 젠(Zen) 아키텍처를 개발해 회사 성장에 결정적 역할을 했다는 평가를 받는다.

2018년에는 인텔이 그를 영입했고 기술·시스템 아키텍처·클라이언트 그룹 수석 부사장 겸 실리콘엔지니어링 부문 총괄까지 올라 인텔 프로세서 혁신을 이끌었다. 켈러는 이후 자율주행차 시장을 선도하는 테슬라를 선택했는데 자율주행 하드웨어 전문 공학부 부사장으로 일하면서 테슬라 완전자율주행(FSD) 설계의 완성도를 크게 높인 것으로 알려졌다.(크리스 밀러 '칩워', HSL. Partners 이형수 대표 저서 참조)

올해 1분기 세계 파운드리 시장 점유율은 TSMC 60.1%, 삼성전자 12.4%, 글로벌파운드리 6.6%, UMC 6.4%, SMIC 5.3% 순이다. 메모리 강자에 이어 마이크로소프트(MS)의 챗GPT가 촉발한 고성능 인공지능(AI) 반도체 시장에서 성장동력을 끌어올리기 위해서는 파운드리 사업의 경쟁력 강화가 필수적이다.

시장조사업체 가트너는 올해 약 70조원 규모로 전망되는 세계 AI 반도체 시장이 2026년에는 약 110조원 규모로 커질 것으로 내다봤다. 챗GPT를 포함한 생성형 AI서비스 메타버스 자율주행 등 AI를 활용할 수 있는 새로운 정보기술 산업이 빠르게 자리잡아가면서 시장이 확장되고 있기 때문이다.

2022년 삼성전자는 3나노미터 GAA공정으로 반도체를 양산한다고 밝혔지만 애플 인텔 퀄컴 엔비디아 등 메이저 고객사들은 TSMC를 선택했다. GAA 설계자산에서 삼성전자는 7000개 정도로 TSMC 2만개의 1/3 수준이고 수율 또한 떨어져 경쟁력이 낮았다. 설계자산이 부족하면 칩 개발의 효율성과 신뢰성을 높이기 쉽지 않다.

세계 최고 메모리 기술과 AI 첨단 칩 파운드리 역량만이 살길

텐스토렌트는 AI시대 핵심 인프라인 서버 안에서 대량의 데이터 연산을 할 수 있는 최첨단 반도체 설계로 주목받고 있는데 삼성전자로서는 성장의 토대를 마련하는 기회가 될 수도 있을 것이다. 최근 삼성전자는 엔비디아에 고대역폭메모리(HBM)를 제공하는 데 하이닉스에 선점당하기도 했다.

삼성전자는 반도체 시장의 주력 제품으로 떠오르고 있는 자율주행칩 위탁분야에서 성과를 내고 있다. 최근에는 테슬라 차세대 자율주행 칩 수주도 거론된다. 이미 인텔의 자율주행전문회사 모빌아이와 글로벌 자동차 반도체 전문회사 암바렐라의 칩 물량도 수주한 터여서 첨단 칩 경쟁에서 한발 전진할 수 있는 계기를 마련했다.

미중 전략경쟁으로 반도체 전쟁은 격화되고 우리나라도 어쩔 수 없이 미국의 반도체 동맹국으로 이 전쟁에 피할 수 없는 참여자일 수밖에 없는 구도다. 그러나 기술과 시장은 바뀐다. 어느 한쪽에 쏠리지 않고, 세계 최고의 메모리 반도체 기술과 AI시대 먹거리인 최첨단 칩 설계 및 파운드리 역량을 키우는 길만이 살아남는 길이다.