최근 엔비디아 시가총액이 1조달러(한화로 약 1,300조원)에 육박하며 사상 최고치를 경신했다. 반도체 기업 가운데 첫 1조달러 클럽에 이름 올린 엔비디아는 인공지능(AI) 붐에 따른 수요 증가에 힘입어 심상치 않은 출하량 증가를 보이고 있다.

30일(현지시간) 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 올해 GPU·FPGA·ASIC 기반 AI 서버 출하량이 약 120만대에 이르며 지난해 대비 38.4% 증가할 것으로 예상했다. 이는 전체 서버 출하량에서 AI 서버 비중을 9%에서 15%로 확대시키는 성장율이다.

AI서버 출하량 추정치는 2023년 1,183만대에서 2026년 2,369만대에 육박하며 2배로 껑충 뛰어오를 것으로 전망된다. 이러한 AI서버 확대는 엔비디아가 시장 점유율을 주도할 것으로 예상된다.

트렌드포스 분석에 따르면 엔비디아는 현재 GPU 기반으로 60~70%의 AI서버 시장 점유율을 차지하고 있으며, 시장 지배력 강화의 3가지 요소로 △미국·중국 CSP에서 A100·A800 모델 선호 △A100·H100 등 하이엔드 GPU 모델의 수익성 △챗GPT 및 AI연산의 광범위한 애플리케이션 적용처 확대를 손꼽았다.

현재 폭발적인 챗GPT에 대한 시장 관심과 기업 및 소비자향 애플리케이션의 적용은 △클라우드 △전자 상거래 △지능형 제조 △금융/보험 △스마트 의료 △첨단 운전자 지원 등 다양한 분야에 탑재돼 기능을 고도화하고 있다.

이러한 AI 기술이 애플리케이션 전반에 적용됨에 따라 수요 증가가 지속적으로 발생하고 있으며, 트렌드포스는 2023년 AI 연산을 위한 GPU 수요 증가는 곧 HBM 수요 증가로 이어진다고 언급했다. HBM이 지난해 대비 58% 증가하며, 2024년까지 증가세를 이어가 30%가 올해 대비 더 증가할 것으로 전망했다.

이러한 HBM2e 제품과 최신 HBM3 고대역폭메모리가 탑재된 프리미엄 GPU 제품군인 A100과 H100 시리즈가 AI서버시장에서 각광받을 것으로 기대된다. 트렌드포스는 엔비디아의 프리미엄 GPU 제품 출하량이 연간 50% 이상 증가할 것으로 예상했다.
한편, GPU 기반 AI 서버 시장에선 경쟁이 되진 못하지만 저전력 엣지 디바이스단인 임베디드 AI 시장에서 FPGA가 수혜를 받을 것으로 점쳐지고 있다. 전체 AI칩셋은 글로벌 시장 매출 규모에서 2023년 186억달러(약 24조원)를 기록할 것으로 예상되는 가운데, 2028년 645억달러(약 85조원)를 기록하며 연평균 28%에 이르는 성장이 예고됐다.

마켓앤드마켓 보고서에 따르면 28%에 이르는 강력한 매출 성장 기저에는 △센서, 카메라, 라이다 등 자율주행 시스템 △자연어 처리(NLP) 인공지능 △인공지능 학습 기능 등 다양한 적용처에서 AI 칩셋 수요을 불러 일으킨다고 설명했다. 

이와 함께 AI 기반 FPGA는 전력 제약이 존재한 엣지 컴퓨팅과 IoT 디바이스 등 에너지 효율성을 요구하는 AI 애플리케이션에서 최적의 선택지가 될 수 있다고 언급했다.

FPGA는 ASIC 대비 유연성과 프로그래밍 가능성을 제공해 다양한 AI 워크로드 지원과 빠르게 변화하는 AI 알고리즘 트렌드에 대응하는 데 적합한 것으로 알려져 있다. 시장에선 인텔, AMD 등에서 FPGA 기반 임베디드 솔루션의 출시를 가속화하고 있다.

인텔은 알테라를 인수해 FPGA 솔루션 시장 확대를 한 발 빠르게 도모했지만 이후 AMD가 업계 1위 자일링스를 인수하며 경쟁 우위를 가져갔다. 자일링스를 인수한 AMD는 임베디드 매출에서 지난해 1,868%라는 전년대비 매출 성장율 성적표를 받으며 FPGA를 포함한 임베디드 시장 아성을 증명했다.

양사가 FPGA 시장 90%를 점유한 가운데 업계는 FPGA 기반 칩셋이 AI시장에서 기대한 바보다 GPU 대비 차순위로 밀려났다는 평가를 받는다. 초기 AI 가속기가 개발되던 당시에는 FPGA 기반으로 진행됐으며 인텔도 데이터센터 및 하이퍼스케일러 수요에서 FPGA 수요가 1/3가량 될 것으로 예측하고 기대한 것으로 알려졌지만, 현재는 AI 서버 시장이 70%의 엔비디아 GPU와 하이퍼스케일러 기업들이 자체 개발한 ASIC기반 AI칩 20%로 양분되고 있는 상황이다.

다만 시장 규모면에선 여전히 적지 않은 비중을 차지하고 있다. 인텔은 지난해 FPGA 시장이 80억달러(약 10조원)에 이르며, 2027년 130억달러(약 17조원)를 초과할 것이라고 언급했다. 연평균 12%의 성장률이 예상되는 가운데 저전력 고효율 특성을 십분 발휘해 임베디드 엣지AI에서 시장 선도와 산업규모 확대를 이뤄낼 수 있을지 귀추가 주목된다.