[반도체] 급성장의 기초, 부활의 열쇠는 'AI 반도체' 거대화되는 시장 포진 경쟁

[お持て成し]

급성장의 기초, 부활의 열쇠는 'AI 반도체' 거대화되는 시장 포진 경쟁 / 1/2(화) / CNET Japan

2023년 반도체 시장을 돌아보면 '전년 깨지는 해이면서도 후대 급성장의 밑거름이 된 해'라는 취급이 되지 않을까. 2023년을 되돌아보는 동시에 2024년 이후에는 어떻게 되는지 알아보자.

◎ '결과는 가미 종료' -- 2023년 반도체 시장 9.4% 마이너스 성장

11월 28일(미국시간) 세계적인 반도체 업계 단체 WSTS(World Semiconductor Trade Statistics)의 세계 반도체 시장 통계 추계 23년(WSTS Semiconductor Market Forecast Fall 2023년)에 따르면 2023년 반도체 시장은 2022년 약 5740억달러에서 전년 대비 -9.4포인트인 약 5200억달러가 될 것으로 전망됐다. 이는 코로나 전인 2019년 이후 처음으로 전년 대비 마이너스다.

2020~2022년 코로나19 사태에서 디지털 기기에 대한 왕성한 수요를 반영해 플러스 성장을 이어온 반도체 산업에는 모처럼 마이너스 성장이다. 다만 그래도 코로나 전인 2019년 4123억달러는 웃돌고 있어 큰 마이너스 성장이라기보다는 코로나19 거품 수요의 반등이 발생한 해 그렇게 보면 좋을 것이다.

실제로 그러한 반도체를 채용하는 대표적인 애플리케이션인 PC, 스마트폰 등의 클라이언트 디바이스 출하수도 감소하고 있다. 예를 들어 SoC, D램, 플래시메모리 등 여러 반도체를 탑재한 대표적인 제품인 PC는 2022년 3억대 시장 규모였지만 2023년 2억7000만대 정도가 될 것으로 예측되고 있어 크게 전년을 깰 전망이다.

스마트폰이나 태블릿 등도 마찬가지로, 코로나화의 2020년~22년에 수요를 선점한 반동이 나오고 있는 것을 볼 수 있다. 다만 2023년이 이런 다소 얼어붙은 시장이 될 것은 어느 산업에서나 예측되고 있고, 그런 의미에서 반도체 출하가 마이너스가 된다는 결과는 포함돼 있는 것이 현실이라고 할 수 있지 않을까.

◎ 2020년대 후반에는 AI용 반도체가 크게 성장할 것

하지만, 이러한 침체는 1년 한정이라고 생각되고 있어, 2024년을 향해서 성장해 갈 전망이라고 WSTS는 예상하고 있다. WSTS가 발표한 '세계 반도체 시장 통계 추계 23년' 전망에 따르면 2024년 시장은 5883억달러로 사상 최고치였던 2022년을 웃돌 전망이다.

이 같은 예측은 WSTS뿐 아니라 반도체 제조장치 제조업체들의 업계단체인 SEMI가 2023년 12월 중순 SEMICON Japan 2023에서 발표한 예측에 따르면 2023년 전년도 붕괴였으나 2024년 회복돼 2025년 반도체 제조장치 시장은 사상 최고치인 1240억달러를 기록할 것으로 전망했다. 말할 것도 없이 반도체 제조업체들이 반도체 제조장치를 구입하는 것은 그만큼 반도체 수요가 강할 것으로 예측되기 때문이다. 그러한 다양한 예측을 바탕으로 생각하면, 2024년, 2025년으로 성장이 계속될 것으로 생각되고 있다.

그런 반도체 시장에서 앞으로 가장 빠르게 성장할 것으로 여겨지는 제품이 'AI 액셀러레이터'로 불리는 AI 연산을 고속으로 처리하는 반도체 제품이다. 구체적으로는 GPU와 같은 병렬 처리를 잘하는 범용 프로세서나 아예 AI 처리에만 특화된 ASIC 등이 그것이고 전자는 엔비디아, AMD 등이 제공하는 GPU, 후자는 CSP(클라우드 서비스 공급자)인 AWS, Microsoft Azure, Google Cloud 등이 제공하는 AI 전용 칩이 된다. 2023년 초부터 OpenAI의 ChatGPT, Microsoft의 Copilot, Google의 Bard와 같은 다양한 생성 AI 서비스가 크게 주목을 받고 있으며, 그에 따라 그러한 생성 AI를 처리하는 데이터 센터에 대한 연산 성능에 대한 요구는 높아질 뿐이며, 그리하여 AI 액셀러레이터에 큰 주목을 받고 있는 것이다.

지난 12월 AMD가 새너제이에서 개최한 행사 'AMD Advanced AI'에서 AMD CEO 리사 수는 "향후 AI 액셀러레이터 시장은 연평균 70%로 성장해 2027년에는 최대 4000억 달러에 달할 수 있다"고 지적하며 2023년 전망치인 450억 달러에서 약 9배 가까운 성장을 보일 전망이라고 밝힌 바 있다. 그 성장률을 보면 다음 반도체 시장의 승자가 될 것은 AI 액셀러레이터 시장을 제압한 자임이 분명하다.

◎ 엔비디아, FY2024 제3/4분기 결산은 놀라운 호결산

그 승자의 최단 거리에 있는 것은 현재 AI 시장에서의 왕자인 엔비디아다. AI의 처리에는 큰 이유로 학습(AI의 모델이, 다수의 데이터를 읽어들여 아이가 학습하는 것처럼 고양이는 고양이와 배워 가는 과정을 말한다)과 추론(이미지를 판단해 고양이의 사진을 고양이라고 결정해 가는 프로세스를 말한다. 엔비디아는 이 중 학습용 반도체에서 큰 시장점유율을 갖고 있으며 젠슨 후안 CEO에 따르면 대체로 90%로 꼽히는 시장의 선두주자다.

NVIDIA가 발표한 FY20243분기(회계연도 2024년, NVIDIA 회계연도는 역년인 2월부터 새해가 시작되며 회계연도 2024년은 2023년 2월2024년 1월기, FY2024년 3분기는 역년으로는 2023년 911월기) 매출액은 181억달러로 전년 동기 대비 206%, 영업조이익률(Gross Margin)은 74%로 전년 동기 대비 20.4%포인트 상승하는 믿을 수 없을 정도로 호결산이다. 특히 영업조이익률은 회사 건전성과 이익률을 모두 한눈에 알 수 있는 수치인데, 그것이 75%라는 것은 높은 이익을 얻고 있다는 무엇보다 증명이다.

엔비디아가 이 같은 결산을 실현하고 있는 것은 생성 AI가 사회 붐 속에서 동사의 GPU 수요가 계속 높아져 제품을 시장에 내놓으면 오른쪽에서 왼쪽으로 팔려나가 시장에 재고가 없는 상황이 발생하고 있기 때문이다. 동사의 사업에는 이러한 데이터센터 전용 외에도 게이밍, 자동차 등이 있지만, 유일하게 데이터센터 전용만이 전년 동기 대비 279% 증가해 고성장하고 있는 것에서도, NVIDIA가 생성 AI 버블의 도상에 있는 것은 명쾌하게 파악할 수 있다.

생성 AI에 대한 수요가 향후 몇 년에 걸쳐 성장을 계속해 2027년에는 9배 이상이 될 것이라는 AMD의 수 CEO의 예상이 맞는다면 그 중 큰 부분을 엔비디아가 차지하게 되고 동사의 성장은 계속될 것이라고 생각하는 관계자는 많고 엔비디아의 주가가 현재 500달러 안팎을 왔다갔다 하고 있는 것은 시장의 기대가 높다는 증명이다.

◎ AMD, 인텔, AWS, 애저, 구글 클라우드가 경쟁적으로 대항 제품을 투입하고 있는 AI 액셀러레이터 시장

이 때문에 경쟁업체들은 그런 NVIDIA의 리드를 깎아내기 위해 대항 제품 투입을 서두르고 있다. 연말에는 AMD, 인텔이 모두 새로운 AI용 제품을 선보이고 있다.

AMD가 내놓은 것은 엔비디아의 주력 제품 엔비디아 H100 GPU(이하 H100)와 직접 경쟁하는 AMD Instinct MI300 시리즈라는 신제품이다. H100에 경쟁하는 GPU 「Instinct MI300X」(MI300X)와 그 GPU에 AMD가 특기로 하는 x86 CPU를 통합한 「Instinct MI300A」라는 두 제품으로 구성되어 있으며, 그 중에서도 MI300X는 H100을 성능에서 웃돈다고 AMD가 어필하고 있다.

MI300X가 NVIDIA에 위협임은 NVIDIA 자신이 의도치 않게 밝히고 있다. 엔비디아는 AMD 발표 후 엔비디아가 제공하고 있는 소프트웨어를 이용해 튜닝하면 MI300X보다 높은 성능을 구현할 수 있는 블로그를 공개한 것이다. NVIDIA가 이런 반론을 할 때는 경쟁이 명백한 위협일 때만 그 동안 압도적인 리드를 가졌던 NVIDIA에게 AMD가 현실적인 경쟁이 되었음을 보여준다고 할 수 있다.

인텔도 2023년 12월 14일 뉴욕에서 개최한 발표회에서 AI 추론 시장에서 큰 시장 점유율을 가진 CPU '제온'의 최신 제품이 될 '5세대 인텔 제온 스케일러블 프로세서'를 발표하고, 동시에 2024년 자사 AI 액셀러레이터의 최신 제품으로 현행 제품의 4배 연산 성능을 자랑하는 '가우디3'를 투입하겠다고 밝힌 바 있다.

그리고 이제 생성 AI의 주전장이 되어가고 있는 퍼블릭 클라우드 서비스를 제공하는 CSP도 자체 설계 AI 전용 액셀러레이터를 자사 클라우드용으로 개발해 투입하고 있다. 2023년 8월에는 구글 클라우드가 TPU v5e를, 11월에는 마이크로소프트 애저가 Maia, AWS가 Trainium 2를, 그리고 12월에는 구글 클라우드가 TPU v5p를 잇달아 AI 전용 액셀러레이터를 투입했다. 이 같은 AI 전용 액셀러레이터는 GPU에 비해 전력 효율이 높고 GPU에 비해 러닝 비용이 저렴하다는 특징이 있어 각사 도입을 서두르고 있다.

NVIDIA도 이를 인식하고 있으며 피크 성능에서는 GPU가 압도적으로 높다고 어필함으로써 CSP에 GPU 채택을 독려하고 있다. 2023년 열린 CSP 연례행사, 대부분 젠슨 후안 엔비디아 CEO가 직접 참석해 톱세일즈에 힘써온 것은 그 위기감의 표현이라 할 수 있다.

이처럼 한마디로 AI 액셀러레이터라고 해도 이전과 같은 엔비디아 GPU 선택 상황에서 크게 달라지고 있고 AMD, 인텔 등 경쟁 반도체 업체와 CSP 업체들도 뒤엉켜 경쟁이 격화되고 있다. 앞으로 2020년대 후반을 향해 거대해져 가는 시장 속에서 진을 치고 싸우는 것이 아닐까.

https://news.yahoo.co.jp/articles/d1f04c132085034a718a01e381af615642ea4dc5

急成長の基礎、復活の鍵は「AI半導体」--巨大化していく市場の陣取り合戦（CNET Japan） - Yahoo!ニ

急成長の基礎、復活の鍵は「AI半導体」--巨大化していく市場の陣取り合戦
1/2(火) 10:00配信


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CNET Japan
急成長の基礎、復活の鍵は「AI半導体」--巨大化していく市場の陣取り合戦の画像

　2023年の半導体市場を振り返ると、「前年割れの年ながらも、後の急成長の基礎になった年」という扱いになるのではないだろうか。2023年を振り返るとともに、2024年以降はどうなるかをみていこう。

「結果は織り込み済み」--2023年の半導体市場は9.4%のマイナス成長

　11月28日（米国時間）、世界的な半導体業界団体WSTS（World Semiconductor Trade Statistics）による世界半導体市場統計秋季23年（WSTS Semiconductor Market Forecast Fall 2023）によると、2023年の半導体市場は2022年の約5740億ドルから前年比マイナス9.4ポイントの約5200億ドルになるという予測が発表された。これはコロナ前の2019年以来の前年比マイナスになる。

　2020年～2022年、コロナ禍におけるデジタル機器への旺盛な需要を反映して、プラス成長が続いてきた半導体産業にとっては久々のマイナス成長となる。ただし、それでもコロナ前の2019年における4123億ドルは上回っており、大きなマイナス成長というよりは、コロナ禍のバブル需要の揺り戻しが発生した年、そう考えてよいだろう。

　実際、そうした半導体を採用する代表的なアプリケーションであるPC、スマートフォンなどのクライアントデバイスの出荷数も減少している。たとえば、SoC、DRAM、フラッシュメモリなどの複数の半導体を搭載した代表的な製品であるPCは、2022年は3億台の市場規模だったが、2023年は2億7000万台程度になると予測されており、大きく前年割れになる見通しだ。

　スマートフォンやタブレットなども同様で、コロナ禍の20年～22年に需要を先食いした反動が出ていることが見てとれる。ただ、2023年がこうしたやや冷え込んだ市場になることは、どの産業でも予測されており、その意味では半導体の出荷がマイナスになるという結果は織り込み済みというのが現状だと言えるのではないだろうか。

2020年代後半に向け大きく成長するのはAI向け半導体

　だが、こうした落ち込みは1年限りだと考えられており、2024年に向けて成長していく見通しだとWSTSは予想している。WSTSが発表した「世界半導体市場統計秋季23年」の予測では24年の市場は5883億ドルと予想されており、過去最高だった2022年を上回る見通し。

　そうした予測はWSTSだけでなく、半導体製造装置を製造するメーカーの、業界団体である「SEMI」が2023年12月中旬に「SEMICON Japan 2023」で発表した予測では、2023年は前年度割れとなっているが、2024年には復調し、2025年の半導体製造装置市場は過去最高の1240億ドルになると予測している。言うまでもなく半導体メーカーが半導体製造装置を購入するのは、それだけ半導体の需要が強いと予測されているからだ。そうしたさまざまな予測をもとに考えれば、2024年、2025年と成長が続くと考えられている。

　そうした半導体市場で、今後最も急速に成長していくと考えられている製品が「AIアクセラレータ」と呼ばれる、AIの演算を高速に処理する半導体製品だ。具体的には、GPUのような並列処理が得意な汎用プロセッサや、最初からAIの処理だけに特化したASICなどがそれで、前者はNVIDIA、AMDなどが提供するGPU、後者はCSP（クラウドサービスプロバイダー）であるAWS、Microsoft Azure、Google Cloudなどが提供するAI専用チップになる。2023年の初めからOpenAIのChatGPT、MicrosoftのCopilot、GoogleのBardといったさまざまな生成AIのサービスが大きく注目を集めており、それに伴ってそうした生成AIを処理するデータセンターへの、演算性能への要求は高まるばかりで、そうしてAIアクセラレータに大きな注目が集まっているのだ。

　12月にAMDがサンノゼで開催したイベント「AMD Advancing AI」の中で、AMD CEO リサ・スー氏は「今後AIアクセラレータ市場は年平均70%で成長していき、2027年には最大4000億ドルに達する可能性がある」と指摘し、2023年の見通しである450億ドルから約9倍近い成長を見せる見通しだと明らかにしている。その成長率を見れば、次の半導体市場の勝者になるのは、AIアクセラレータ市場を制した者であることは明らかだ。

NVIDIA、FY2024第3四半期の決算は驚きの好決算

　その勝者の最短距離にいるのは、現在のAI市場での王者であるNVIDIAだ。AIの処理には大きくわけで学習（AIのモデルが、多数のデータを読み込んで子どもが学習するかのようにネコはネコと学んで行く過程のこと）と推論（画像を判断してネコの写真をネコだと決定していくプロセスのこと）の二つにわけられる。NVIDIAはこのうち、学習向けの半導体で大きな市場シェアをもっており、同社のジェンスン・フアンCEOによれば「おおむね90%」とされる市場のリーダーだ。

　NVIDIAが発表したFY2024第3四半期（会計年度2024年、NVIDIAの会計年度は暦年の2月から新年度が始まる、会計年度2024年は2023年2月～2024年1月期、FY2024第3四半期は暦年では2023年9月～11月期）の売上高は181億ドルで前年同期比206%アップ、営業粗利益率（Gross Margin）は74%と前年同期比20.4ポイントアップという、信じられないような好決算になっている。特に営業粗利益率は会社の健全性と利益率の両方が一目でわかる数値だが、それが75%というのは高い利益を得ていることの何よりの証明だ。

　NVIDIAがこうした決算を実現しているのは、生成AIが社会ブームの中で同社のGPUへの需要が高まり続け、製品を市場に出せば右から左へ売れていき、市場に在庫がないような状況が発生しているからだ。同社の事業にはこうしたデータセンター向けほかにも、ゲーミングや自動車などがあるが、唯一データセンター向けだけが前年同期比で279%アップと高成長を遂げていることからも、NVIDIAが生成AIバブルの途上にあることは明快に見てとれる。

　生成AIへの需要が、今後数年にわたって成長を続け、2027年には9倍以上になるというAMDのスーCEOの予想があたるとすれば、そのうちの大きな部分をNVIDIAが占めることになり、同社の成長は続いていく――そう考えている関係者は多いし、NVIDIAの株価が現在500ドル前後を行ったり来たりしているのは、市場の期待が高いことの何よりの証明だ。

AMD、Intel、AWS、Azure、Google Cloudが競って対抗製品を投入しているAIアクセラレータ市場

　このため、競合メーカーはそうしたNVIDIAのリードを削り取るべく、対抗製品の投入を急いでいる。年末には、AMD、Intelがいずれも新しいAI向けの製品を発表している。

　AMDが発表したのはNVIDIAの主力製品「NVIDIA H100 GPU」（以下H100）に直接競合する、「AMD Instinct MI300シリーズ」という新製品だ。H100に競合するGPU「Instinct MI300X」（MI300X）と、そのGPUにAMDが得意とするx86 CPUを統合した「Instinct MI300A」という二つの製品から構成されており、中でもMI300Xは、H100を性能で上回るとAMDがアピールしている。

　MI300XがNVIDIAにとって脅威であることは、NVIDIA自身が図らずも明らかにしている。NVIDIAはAMDの発表後に、NVIDIAが提供しているソフトウェアを利用してチューニングすればMI300Xよりも高い性能を実現できるblogを公開したのだ。NVIDIAがこうした反論をするときは、競合が明白な脅威である時だけで、これまで圧倒的なリードをもっていたNVIDIAにとってAMDが現実的な競合になったことを示していると言える。

　Intelも2023年12月14日にニューヨークで開催した発表会で、AI推論市場で大きな市場シェアを持つCPU「Xeon」の最新製品となる「第5世代インテルXeon スケーラブル・プロセッサ」を発表し、同時に2024年に同社のAIアクセラレータの最新製品で、現行製品の4倍の演算性能を誇る「Gaudi3」を投入すると明らかにしている。

　そして、今や生成AIの主戦場になりつつある、パブリック・クラウドサービスを提供するCSPも、自社設計のAI専用アクセラレータを、自社のクラウド向けに開発し、投入している。2023年8月にはGoogle CloudがTPU v5eを、11月にはMicrosoft AzureがMaia、AWSがTrainium2を、そして12月にはGoogle CloudがTPU v5pをと矢継ぎ早にAI専用アクセラレータを投入した。こうしたAI専用アクセラレータは、GPUに比べて電力効率が高く、GPUに比べてランニングコストが安くつくという特徴があり、各社導入を急いでいる。

　NVIDIAもそのことは認識しており、ピーク性能ではGPUが圧倒的に高いとアピールすることで、CSPにGPUの採用を促している。2023年に行なわれたCSP年次イベント、そのほとんどにNVIDIAのジェンスン・フアンCEO自らが参加して、トップセールスに努めてきたのはその危機感の表われといえる。

　このように、一口にAIアクセラレータといっても、以前のようなNVIDIA GPU一択の状況から大きく様変わりしつつあり、AMD、Intelといった競合の半導体メーカーや、CSP各社も入り乱れての競争が激化しつつある。今後2020年代の後半に向けて、巨大化していく市場の中で、陣取り合戦がさらに激しくなっていくのではないだろうか。