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엔비디아와 AMD가 신형 그래픽처리장치(GPU)를 출시하면서 관련 생태계 경쟁이 본격화됐다. GPU 업계는 오랫동안 28나노 공정을 사용해왔지만 올해부터 14/16나노 핀펫 공정의 접목과 함께 그래픽 메모리도 GDDR5뿐 아니라 GDDR5X가 처음으로 쓰이기 시작했다. 이에 따라 GPU 판매량에 따라 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론, TSMC의 희비가 엇갈릴 가능성이 높아졌다.

7일(현지시각) 엔비디아는 ‘파스칼’ 아키텍처 기반의 보급형 GPU ‘지포스 GTX 1060’을 공개했다. 앞서 AMD는 ‘라데온 RX480’을 출시한바 있다. 표면적으로 엔비디아와 AMD의 GPU 경쟁으로 비쳐지지만 속으로는 위탁생산(파운드리), 메모리 업계의 치열한 수익성 확보 및 점유율 확대가 숨겨져 있다.

파운드리의 경우 엔비디아는 TSMC, AMD는 글로벌파운드리(GF)를 쓴다. GF는 삼성전자로부터 라이선스를 얻어 14나노 핀펫 공정을 적용한 상태. 바꿔 말하면 지포스가 잘 팔리면 TSMC가, 라데온이 인기가 높으면 삼성전자가 그만큼 수익을 더 얻어간다.

GPU는 오랫동안 28나노 공정에 머물러 있었다. 중간에 20나노로의 전환이 가능했지만 다양한 기능이 내장된 시스템온칩(SoC)이 아니어서 큰 효과를 기대하기 어려웠다. GPU는 트랜지스터가 중앙처리장치(CPU)보다 훨씬 더 많이 집적되어 있기 때문이다. 쉽게 말해 트랜지스터당 비용(Cost Per Transistor, CPT)에서 수지가 안 맞는다. 따라서 GPU는 28나노 못지않게 14/16나노 핀펫 공정을 상당한 기간 동안 사용할 가능성이 높다. TSMC와 삼성전자의 파운드리 사업에 영향을 끼친다는 의미다.

메모리는 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이 경쟁한다. 이 가운데 마이크론은 엔비디아, AMD 최상위 모델에 GDDR5X를 공급한다. 이와 달리 삼성전자, SK하이닉스는 GDDR5X가 로드맵에 존재하지 않고 곧바로 고대역폭 메모리(High Bandwidth Memory, HBM)로 전환할 계획을 가지고 있다. 풀어 설명하면, 마이크론이 GDDR5X에 주력하는 이유는 미세공정 전환의 어려움 때문으로 풀이된다.

특히 엔비디아만 하더라도 최신 규격인 HBM2를 ‘파스칼’ 아키텍처를 적용한 ‘테슬라P100’과 같은 최상위 모델에 적극적으로 활용하고 있다. 문제는 수율이다. 핵심인 실리콘관통전극(Through Silicon Via, TSV) 기술을 위한 인터포저가 쉽지 않아 가격이 비싸다. 일반 사용자용 제품인 지포스 GTX 1080에 HBM2가 아닌 GDDR5X가 쓰인 이유다.

당연하지만 주력 제품에는 GDDR5X가 아닌 GDDR5가 사용된다. 삼성전자, SK하이닉스는 엔비디아와 AMD에 모두 메모리를 공급하고 있다. HBM2 가격이 극적으로 낮아지기는 상황을 기대하기 어려우므로 관련 시장에서 두 업체가 계속해서 점유율을 나눠 가질 것으로 전망된다.

다만 GPU 업계가 메모리 대역폭의 추가 확대를 위해 GDDR5X의 하방전개 계획을 가지고 있다면 상황은 달라질 수 있다. 삼성전자와 SK하이닉스가 HBM2의 수율을 개선하고 생산량을 높인다면 그만큼 가격이 저렴해져서다. 업계에서는 내년 하반기 정도를 적절한 시기로 내다보고 있다.

<이수환 기자>shulee@insightsemicon.com