미국 초저전력 AI 반도체 관련주에 대해 공유해 드리겠습니다. 요즘은 전기료가 상승하고 AI 기술이 핵심인 시대에 살고 있습니다. 그러므로, 전력 소모를 줄일 수 있는 저전력 반도체 기술은 매우 밝은 미래가 있을 것으로 보입니다.
초저전력 AI 반도체란?
초저전력 AI 반도체는 인공지능(AI) 연산을 수행하는데 필요한 전력을 최소화한 반도체를 말합니다. 이러한 반도체는 AI 응용 서비스를 제공하는 클라우드 데이터센터나 고성능 서버 등에 활용될 수 있습니다.
최근에는 KAIST 연구팀이 400밀리와트의 초저전력을 소모하면서도 0.4초의 초고속으로 대형언어모델 (LLM)을 처리할 수 있는 AI 반도체인 ‘상보형-트랜스포머’를 세계 최초로 개발했습니다. 이 반도체는 자연 신경망을 더욱 유사하게 모방한 인공신경망 스파이킹 뉴럴 네트워크 (Spiking neural network 이하, SNN)와 심층 인공신경망 (이하, DNN)을 선택적으로 사용하여 트랜스포머 기능을 구현합니다.
[출처] KAIST 제공
이번 연구에서는 이러한 특징을 활용해 작은 입력값들만을 SNN에 할당하고 큰 값들은 DNN에 할당해 전력 소모를 최소화 하였습니다. 이렇게 하여, 기존의 거대 언어 모델을 초저전력으로 구현하는 것에 성공하였습니다.
이 칩은 엔비디아의 GPU A100 그래픽카드와 비교했을 때 전력 소모가 625분의 1, 칩 면적도 41분의 1로 매우 작습니다. 또한, ‘심층 인공 신경망’과 ‘스파이킹 뉴럴 네트워크’라는 두 가지 인공지능 방식을 결합하여, 데이터의 크기에 따라 연산 정확도가 높은 방식이나 전력 효율이 우수한 방식을 선택적으로 사용함으로써, 높은 효율성을 달성했습니다.
이러한 기술 발전은 AI 반도체의 전력 소모와 크기를 줄이는 동시에, 보안이 우수한 ‘온 디바이스 AI’를 가능하게 하여, 차세대 IT 기기의 발전에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
초저전력 AI 반도체 전망
미국의 초저전력 AI 반도체 시장 전망은 매우 긍정적입니다. 전문가들은 AI 반도체 시장이 지속적으로 성장할 것으로 보고 있으며, 특히 비메모리 반도체가 시장을 주도할 것으로 예상하고 있습니다. AI 반도체의 비중은 전체 반도체 시장에서 점차 확대되고 있으며, 이는 고성능 컴퓨팅(HPC)과 같은 분야에서 AI의 중요성이 증가하고 있음을 반영합니다.
또한, 가트너의 보고에 따르면, 2024년 전 세계 반도체 시장은 2023년 대비 16.8% 성장하여 약 6240억 달러에 달할 것으로 전망되며, AI 칩 수요의 증가가 이러한 성장의 주요 원동력이 될 것으로 보입니다. 이는 AI 기술의 발전과 함께 AI 반도체에 대한 수요가 계속해서 증가할 것임을 시사합니다.
이러한 추세는 AI 기술의 발전뿐만 아니라, AI 반도체를 사용하는 다양한 산업 분야의 성장과도 밀접하게 연관되어 있습니다. AI 반도체는 자율주행, 사물인터넷(IoT), 데이터 센터 등 여러 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있으며, 이러한 기술의 발전은 반도체 시장의 성장을 더욱 가속화할 것으로 예상됩니다.
미국 초저전력 AI 반도체 관련주 TOP 3
1. ARM 홀딩스 – 초저전력 AI 반도체 대장주
ARM은 영국에 본사를 둔 세계 최대 규모의 반도체 설계 기업입니다. 이 회사는 모바일 애플리케이션 프로세서 (AP) 설계의 핵심 기술을 보유하고 있으며, 이 기술은 삼성전자와 퀄컴 등 글로벌 시스템 반도체 기업들이 제품을 만드는 데 사용합니다.
ARM의 가장 큰 특징 중 하나는 저전력 소비를 강조하는 설계 철학입니다. 이 철학은 모바일 기기, IoT 장치, 그리고 다른 배터리 구동 장치에서 효율적인 에너지 관리를 가능하게 합니다. 이러한 특징으로 인해 ARM 프로세서는 모바일 기기에서 사용되는 주요 CPU 아키텍처 중 하나로 자리 잡았습니다.
ARM은 2016년에 일본의 소프트뱅크에 인수되었습니다. 그 후 2024년에 뉴욕 증시에 상장되었으며, 상장 후 주가는 두 배 이상 상승하였습니다. 이러한 성과는 AI 컴퓨팅에 사용되는 반도체 수요에 대한 기대감 때문입니다.
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ARM 홀딩스 초저전력 AI 반도체 기술
ARM은 저전력 아키텍처를 기반으로 하는 프로세서 디자인을 제공하며, 이를 다양한 디바이스 및 응용 분야에 적용하고 있습니다. 이러한 저전력 반도체 기술은 모바일 디바이스, 사물인터넷 (IoT) 기기, 센서, 의료기기, 자율주행차 등 다양한 분야에서 중요한 요소로 인식되고 있습니다.
ARM의 저전력 반도체 기술은 AI 시대의 핵심 디바이스로서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이 기술은 GAA (게이트올어라운드) 공정과 결합하여 생성형 AI를 위한 획기적인 AI 칩렛 솔루션을 제공하고 있습니다.
2. 인텔(INTC) – 초저전력 AI 반도체 관련주
인텔은 전 세계를 선도하는 반도체 제조 기업입니다. 1968년 미국 캘리포니아에서 로버트 노이스와 고든 무어에 의해 설립된 이 회사는 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어 분야에서 혁신적인 역할을 해왔습니다.
인텔은 마이크로프로세서, 통신 칩셋, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 블록체인, 그래픽 카드 등 다양한 기술을 개발하고 있습니다. 인텔의 철학은 ‘즉시 처리, 인텔리전트 한 연결, 예측 가능한 보안’입니다. 이는 사람들이 일상생활에서 필요로 하는 모든 것을 즉각적으로 처리하고, 서로 연결하여 무엇이 일어날지 예측할 수 있도록 하는 것을 의미합니다.
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인텔(INTC)의 저전력 반도체 기술
인텔은 최근에 D램 메모리 셀 내부에서 직접 인공지능 (AI) 연산을 수행하며 연산 성능과 전력 효율을 높인 아날로그 PIM (Process in Memory: 지능형 반도체) 기술을 개발했습니다. 이 기술은 메모리 셀 내부에 직접 연산기를 집적한 아날로그 방식으로, 연산 성능과 에너지 효율이 획기적으로 올라갑니다.
특히 셀 내부 연산 과정에서 손실되는 전류를 줄여 아날로그 연산을 수행하는 ‘누설전류 내성 컴퓨팅’ 방식을 썼습니다. 모든 메모리 셀이 병렬로 동작할 수 있어 기존 디지털 PIM 방식 대비 15배 높은 데이터 처리량을 나타냈습니다.
3. 앰코테크놀로지 (AMKR) – 미국 초저전력 AI 반도체 관련주
앰코테크놀로지는 외주 반도체 패키징, 설계 및 테스트 서비스 (OSAT)를 제공하는 세계적인 기업 중 하나입니다. 이 회사는 복잡한 요구사항을 반영한 IC 패키징 솔루션을 찾아내는 선두업체로, 3,000개 이상의 다양한 패키지 포맷과 사이즈를 제공하며, 고객의 전체 IC 패키징 요구를 충족하는 원 스톱 솔루션 제공업체가 되었습니다. 앰코테크놀로지는 2024년 3월 12일 현재 주가는 30.35 USD이며, 총 시가는 7.46B USD입니다.
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앰코테크놀로지 (AMKR)의 저전력 반도체 기술
앰코테크놀로지는 기술이 급속도로 발전하고 맞춤형 제품에 대한 소비자의 요구가 증가하면서, 패키징 분야를 향상시키고 때로는 급격하게 변화시킬 수 있는 새로운 기술개발로 패키징을 한 단계 발전시켰습니다.
이 회사는 Through Silicon Via (TSV), Through Mold Via (TMV ® ), SiP (System in Package), Copper wirebond 및 Copper pillar와 같은 기술 개발에 집중하고 있고, Flip chip 기술과 Stacked die 패키지와 같은 3D 솔루션으로 인터커넥트를 개선하고 있습니다. 이러한 기술은 저전력 반도체 기술의 핵심 부분을 구성하며, 이를 통해 앰코테크놀로지는 고객에게 더 효율적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.
미국 전기료 상승
2024년 3월 기준으로 미국의 평균 주거용 전기 요금은 킬로와트시(kWh)당 약 23센트입니다. 하지만 주거용 전기 요금은 주에 따라 크게 다를 수 있으며, 아이다호주는 kWh당 10.35센트로 가장 낮고, 캘리포니아는 kWh당 28.38센트로 가장 높습니다.
전기 요금은 여러 요인에 의해 결정되며, 에너지 생산 비용, 전송 및 유통 인프라, 규제 환경, 그리고 지역별 수요와 공급의 차이 등이 포함됩니다. 또한, 각 주의 에너지 정책과 재생 가능 에너지에 대한 투자도 요금에 영향을 미칠 수 있습니다.
미국 내에서도 전기 요금은 지역에 따라 다양하며, 이는 에너지 자원의 가용성, 발전소의 종류, 그리고 해당 지역의 에너지 시장 구조에 따라 달라집니다. 예를 들어, 일부 지역은 풍부한 천연 자원을 바탕으로 더 저렴한 전기를 제공할 수 있습니다. 반면, 다른 지역은 에너지를 수입하거나 비싼 비용으로 생산해야 할 수도 있습니다.
이러한 요금 차이는 소비자의 전기 사용 패턴과 전기 요금제 선택에도 영향을 미치며, 소비자는 자신의 생활 방식과 예산에 맞는 최적의 요금제를 선택할 수 있습니다. 또한, 에너지 효율 개선과 재생 가능 에너지 소스로의 전환은 장기적으로 전기 요금을 절감하는 데 도움이 될 수 있습니다.
미국 초저전력 AI 반도체 관련주 결론
미국의 초저전력 AI 반도체 시장은 현재 급속한 성장세를 보이고 있습니다. KAIST 연구팀이 개발한 ‘상보형-트랜스포머’는 기존 GPU 대비 소모전력을 크게 줄인 것으로 보고되었으며, 이는 AI 반도체의 효율성과 성능을 크게 향상시킬 수 있는 중요한 발전입니다. 또한, 미국의 인공지능 반도체 시장은 2025년까지 700억 달러(약 86조원)로 성장할 것으로 전망되고 있습니다.
투자에 관해서는, 개별 회사의 재무 상태, 시장 위치, 기술 혁신 능력 등을 고려해야 합니다. 또한, 투자는 항상 위험을 수반하므로, 전문가의 조언을 구하거나 자신만의 철저한 연구를 통해 결정하는 것이 중요합니다. 최근의 연구 개발 동향과 시장 전망을 고려할 때, 초저전력 AI 반도체 분야는 투자 가치가 있을 수 있으나, 투자는 언제나 개인의 선택이며 책임도 개인에게 있으니 신중을 기하여 주시기 바랍니다.
