반갑습니다~ 투자하는 아재입니다.
오늘은 Chat GPT관련 AI 반도체 수혜를 받는 기업들에 대해 이야기해 보도록 하겠습니다.
Chat GPT는 여러분들도 잘 아시다시피 최근 들어 부각되고 있는 AI입니다. Chat GPT를 개발한 Open AI라는 회사는 최초 비영리 법인으로 "일런 머스크"가 설립한 회사였습니다.
지금은 MS에서 12조 가량을 투자하여 대주주로 있는 기술력을 인정받은 기업입니다. 이로서 MS의 AI, Azure는 Chat GPT기반으로 바뀔 것이라 합니다. Open AI는 AI시장을 선점하기 위하여 Chat GPT를 최초로 공개하였는데요 사실상 구글, 메타, 애플, 아마존, 테슬라 등의 빅테크 기업들 모두 Chat GPT와 비슷한 AI를 가지고 있습니다. 아직 공개를 안 할 뿐 Chat GPT가 먼저 공개되었으니 앞서고 있다고 생각하는 착각을 해서는 안 될 것입니다. Chat GPT는 Web에 있는 2021년 기준의 Off-line 데이터를 기반으로 AI 프로그램을 가동하여 새로운 문장을 만들어 낸다고 합니다. 아직 실시간의 데이터를 활용하는 것에는 기술적 한계가 있지만 1~2년 전 과거의 데이터를 기반으로도 사람들이 열광하는 이유는 사람과 대화나 채팅하듯이 언어의 주고받음이 자연스럽게 느껴진다는 것입니다. AI(Artificial Intelligence), 인공지능 이란 말처럼 Chat GPT는 어느 정도의 학습과 추론이 가능하여 사람과 대화하듯이 최대한 자연스럽게 소통하고 자아와 의식이 있는 것처럼 사람들이 느끼게 하기에 앞으로의 확장성이 주목됩니다. 하지만 구글, 메타 등이 각자의 AI를 공개하지 못하는 이유는 크게 두 가지로 볼 수 있습니다. 첫째로, 종교, 인종, 정치, 윤리등의 아직 인간사이에서도 해결되지 못한 문제들에 있어서 어떻게 판단해야 할지 아직 결론을 내기 힘들다는 것이 그들의 발목을 잡고 있습니다. 둘 째는 AI는 유지하고 발전시키는데 천문학적인 자금이 투입된다고 합니다. 그렇기에 AI를 공개하였을 때 사업적인 손익분기점을 맞춰낼 수 있느냐에 대한 확신이 없다는 것입니다. Open AI는 Chat GPT 4.0 버전을 4월에 공개하고 이를 유료화할 것으로 알려졌습니다. 이에 구글 또한 "바드"를 5월 중 공개할 것이라 발표했고 중국 빅테크 기업 바이두도 AI "어니봇"을 다음 달(3월 중) 발표할 것으로 알려졌습니다. 이와 관련한 글로벌 거대 빅테크 공룡 기업들의 움직임을 투자자로서 관심을 가져야 할 것입니다.
이처럼 글로벌 빅테크 기업들의 AI전쟁의 서막이 Chat GPT로 열리게 됐습니다. 그렇다면 투자자인 우리는 어떠한 방향성을 잡아야 할까요?
이러한 글로벌 빅테크 기업들의 AI 전쟁은 서버에서의 GPU의 수요를 증폭시킬 것은 당연해 보입니다. AI 연산에 가장 적합한 반도체 칩이 GPU이기 때문입니다.
이에 따라 그동안 주춤했던 GPU의 최강자 NVidia의 주가가 기대감으로 연일 치솟고 있습니다.
AI를 가동하기에 GPU의 중요성이 매우 크기에 엔비디아의 수혜를 보는 것은 당연한 일일 것입니다. 현재 AI에 주로 사용되는 엔비디아의 GPU는 H100모델입니다. 이 H100에 SK하이닉스의 HBM3 내장형 메모리(D램) 칩이 들어가게 됩니다.
여기서, 전통적인 와이어 본딩 방식을 발전시켜 속도를 향상하기 위해 칩의 회로(실리콘 인터포저)와 마이크로 범프(Micro Bump)를 이용하여 연결하는 방법을 플립칩(Flip Chip) 본딩이라 칭합니다.
와이어 본딩(wire bonding)
칩과 기판을 금속 배선으로 연결하는 공정으로 상대적으로 긴 데이터 이동경로를 가지게 됩니다.(느린 속도) 칩을 일일이 기판에 직접 와이어를 이용하여 연결하여 여려 겹으로 쌓여 있는 적층구조를 말합니다.
플립칩 본딩(Flip Chip bonding)
여기서 Flip의 의미는 '뒤집는다'의 의미로 반도체 칩 바닥에 범프를 부착한 후 바닥이 아래로 향하도록 다시 뒤집어서 기판에 붙이는 공정으로 칩이 기판에 범프를 통하여 직접 맞닿기 때문에 이동 경로가 단축되어 빠른 속도 구현이 가능합니다. 다만, 기판과 직접 맞닿아 있는 부분만 연결되기 때문에 단일 칩이나 칩을 수평으로 이어 붙인 구조에서만 적용이 가능하여 제품에 따라 와이어 본딩과 혼합하여 사용하기도 합니다.
TSV(Through Silicon Via, 수직관통전극) 본딩
겹겹이 쌓여있는 반도체 칩에 구멍을 뚫어서 수직으로 전류를 흐르게 하는 본딩 방식으로 수직 관통 전극이라고도 합니다. 기존의 와이어 본딩 방식이 아파트 계단이라고 하면 TSV는 엘리베이터로 비유할 수 있습니다. 와이어 본딩처럼 와이어가 필요 없고 외부로 연결하는 것이 아닌 내부에 구멍을 내어 연결하는 것이기 때문에 칩의 활용 부피의 소모(패키지)가 작다는 것과 전력 소모가 적고 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있습니다.
HBM메모리
D램을 수직으로 쌓고 TSV를 활용하여 각 칩을 연결하는 구조를 가지는 D램으로 광대역폭 메모리(High Bandwidth Memory)로 GDDR5 메모리 대비 높은 대역폭과 전력 효율을 보입니다. 구동 속도는 GDDR5 보다 7배 정도 느리지만 버스 크기가 32배 높기 때문에 실질적인 대역폭은 3.5배 빠릅니다. 21년 SK하이닉스가 세계 최초로 개발하였으며 22년 중순부터 AI GPU에 공급하고 있습니다.
관련 수혜가 예상되는 기업으로는 SK하이닉스, 한미반도체,에 관심을 가져야 합니다.
SK하이닉스
엔비디아의 AI GPU(H100)에 기본으로 내장되는 HBM3(D램)을 독점 생산하여 엔비디아 다음의 큰 수혜가 예상됩니다.
한미반도체
TC본더라는 장비를 SK하이닉스와 장기간 공동 개발하였습니다. 이장비는 TSV 패키징을 통한 반도체를 웨이퍼에 정밀하게 부착하는 본딩장비로 SK하이닉스에 독점 납품합니다. 또한, MSVP라는 Flip-Chip 본딩 장비 또한 납품하고 있어 큰 수혜가 예상됩니다. 더욱이 업황 불황에도 꾸준히 자사주를 매각하는 주주친화적인 기업으로 후공정에서 주목할 기업이라 생각됩니다.
이오테크닉스
Flip Chip BGA를 가공할 때 사용하는 레이저 드릴을 납품하는 기업입니다.
인텔플러스
AI에 활용되는 칩의 3D구조를 검사하는 기업입니다.
AMD, 삼성전자
엔비디아의 AI GPU, H100이 SK하이닉스의 HBM3와 짝꿍이라면, AMD의 AI GPU, MI-100은 삼성전자의 HBM-PIM(고성능 프로세싱 인 메모리)과 짝꿍입니다. 여기서 PIM은 Processor- In-Memory의 약자로 간단한 연산을 할 수 있는 D램 메모리 칩을 이야기합니다. 기존의 일반적인 D램 대신 PIM을 CPU나 GPU에 활용을 하면 획기적으로 성능이 향상되는 것으로 알려졌습니다. 22년 10.20일 자 한경의 기사 내용을 보면, AMD의 MI-100(AI GPU)에 삼성전자의 HBM-PIM을 장착했더니 성능(속도)은 두 배 이상 증가했고, 전력 소모는 50% 감소했다고 합니다. 이에 삼성전자는 AMD와 함께 HBM-PIM 기술 고도화를 추진할 계획이라고 밝혔습니다.
과거의 저의 글에서도 이야기했지만 메모리와 비메모리를 넘나드는 반도체 하이브리드화는 전 세계적으로 삼성전자 만이 할 수 있는 것으로 투자자로서 관심을 갖고 주목해야 할 것입니다.
단기적인 미래에는 GPU의 선두주자 엔비디아의 AI짝꿍인 SK하이닉스가 수혜를 볼 것으로 예상되지만, 장기적으로는 SK하이닉스가 따라 할 수 없는 PIM이 AI용 칩의 D램으로 주목받을 수도 있을 것 같습니다.
파운드리 또한 AI 전쟁의 개막으로 수요가 기대됩니다. 최근 23.02.08일 자 GPU 칩 수주의 기대감으로 TSMC의 주가는 7~8% 급등하였습니다. 삼성전자의 최근의 주가 흐름도 미래에 대한 기대감(DDR5, PIM 등)으로 좋은 흐름을 보이고 있습니다.
저의 유튜브 구독자님이 과거 저의 영상 댓글로 엔비디아에 투자하고 있다고 하신 말이 기억납니다. 그동안 저조한 주가에 맘 고생 하셨을 텐데 이제 구독자님의 웃는 얼굴이 눈에 선합니다.
이젠 반도체의 겨울은 가고 Chat GPT의 봄이 오는 것 같습니다. 개인적으로 A I보다 메타버스의 세상이 이번 반도체의 봄을 이끌 것이라는 저의 생각은 보기 좋게 벗어났네요. 하지만 괜찮습니다. 4차 산업 중 드러나는 순서가 바뀔 뿐 어차피 올 것은 오는 것이니까요. 반도체를 투자하는 사람으로 기분이 좋아집니다. 반도체의 날씨가 많이 따뜻해져서 좋네요~~
미흡한 글 읽어주시느라 고생 많으셨습니다. 모두 성투하세요~~
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