삼성전자와 SK그룹이 엔비디아의 최첨단 인공지능(AI) 반도체인 블랙웰 그래픽처리장치(GPU) 수만 장을 활용해 반도체 공장을 거대한 ‘AI 팩토리’로 구축한다. 엔비디아의 3차원(D) 시뮬레이션 플랫폼 ‘옴니버스(Omniverse)’를 기반으로 스스로 공정을 운영하고 최적 생산량을 만드는 세계 최고의 ‘반도체 AI 팩토리’를 구현해 산업 패러다임을 바꾸는 전략이다.

AI 팩토리에서 더 많은 고대역폭메모리(HBM)를 양산해 엔비디아에 공급을 늘리는 방식으로 삼성전자와 SK하이닉스·엔비디아는 ‘AI 생태계 밸류체인’을 확장해나갈 방침이다. LG전자도 엔비디아와 피지컬 AI 파트너십을 강화한다.

31일 삼성전자와 SK그룹·LG전자는 엔비디아와 전방위적인 AI 산업 협력을 추진한다고 발표했다. 이번 협력의 백미는 삼성전자와 SK그룹이 각각 엔비디아를 통해 확보한 블랙웰 GPU 5만 장을 기반으로 반도체 공장을 AI 팩토리로 전환하는 프로젝트다. 글로벌 메모리반도체 시장 1·2위 기업인 삼성전자와 SK하이닉스의 한국 반도체 제조 시설은 이미 세계 최고 수준의 자동화가 적용된 스마트공장으로 평가받는다. 두 회사는 중국 등 경쟁 업체들의 추격을 따돌리는 ‘반도체 초격차’를 위해 GPU 수만 장을 투입해 반도체 공장을 한 단계 업그레이드한다.

삼성전자와 SK하이닉스는 블랙웰을 활용해 공장 전체를 관할할 거대한 AI 시스템을 만들 계획이다. AI 팩토리는 엔비디아가 만든 실제 물리법칙이 적용되는 거대한 가상현실 프로그램 옴니버스 플랫폼을 활용해 만들어진다. 옴니버스 플랫폼을 이용하면 현실 세계와 똑같이 구현된 ‘디지털 트윈’에서 가상의 공장을 만들어 생산 공정을 진행하고 막대한 데이터를 쌓을 수 있다. AI 팩토리는 가상 공장에서 확보한 데이터를 활용해 실제 공장을 더 효율적으로 운영하게 된다.

AI 팩토리가 완성되면 반도체 양산 경쟁력은 ‘퀀텀점프’할 것으로 전망된다. 실제로 삼성전자는 엔비디아의 AI 컴퓨팅 기술 쿠리소(cuLitho)와 쿠다-X(CUDA-X)를 도입한 결과 미세 회로 공정 시뮬레이션 속도가 기존보다 20배 빨라져 설계 정확도와 개발 속도가 크게 개선됐다. 삼성전자는 “설계·공정·운영·장비·품질관리 등 반도체 설계와 생산을 아우르는 모든 과정에 AI를 적용해 스스로 분석·예측하고 제어하는 ‘생각하는’ 제조 시스템이 구현될 수 있다”며 “AI 팩토리 구축을 통해 차세대 반도체 개발·양산 주기를 단축하고 제조 효율성과 품질 경쟁력을 혁신적으로 강화할 계획”이라고 설명했다.

SK그룹 역시 GPU를 투입해 ‘제조 AI 클라우드’를 만든다. 제조 AI 클라우드는 GPU 2,000여 장을 기반으로 SK하이닉스 이천캠퍼스와 용인 반도체클러스터에서 활용될 수 있도록 SK텔레콤이 구축과 운영·서비스를 맡는다.

삼성전자와 SK그룹은 AI 팩토리를 통해 엔비디아와 더욱 거대한 밸류체인을 형성할 계획이다. 세계 최고 성능의 엔비디아 AI 가속기는 GPU와 HBM이 결합한 형태다. 엔비디아 GPU 공급으로 제조 혁신이 일어날수록 SK하이닉스와 삼성전자의 HBM 생산량은 향상되는 구조다. 양 사는 더 많은 GPU가 만들어질 수 있도록 엔비디아에 공급할 HBM 생산을 확대할 계획이다.

삼성전자는 “급격하게 증가하고 있는 HBM4 수요에 차질 없이 대응하기 위해 선제적으로 설비투자를 진행할 예정”이라고 밝혔다. SK하이닉스 또한 “업계 최고 속도와 성능을 지원하는 HBM4에 대한 공급 협의를 고객과 마무리하고 내년에는 본격적인 판매 확대에 나설 것”이라고 했다.

LG전자는 엔비디아와 로보틱스, 데이터센터 냉각 기술 협력에 나선다. LG전자는 “엔비디아와 협력해 피지컬 AI, 디지털 트윈 등 차세대 기술 혁신을 가속화한다”고 전했다. LG전자는 엔비디아의 휴머노이드 추론 모델 ‘아이작 GR00T’를 기반으로 자체 피지컬 AI 모델을 개발하고 있다. LG전자는 학습용 데이터 생성과 시뮬레이션 등에도 엔비디아의 로보틱스 개발 플랫폼을 활용 중이다.

<서울경제=구경우 기자>