미래에셋 2023.06 AI 시대는 메모리 반도체가 주인공? AMD
매수매도 추천은 아니며 기관의 투자논리를 엿보기 위해 기록을 남깁니다.
AI 시대는 메모리 반도체가 주인공? AMD, 한종목, 2023-06-16
필라델피아 반도체 지수 내 올해 상승률 TOP 2
AI에 대한 기대감이 최근 증시의 분위기 자체를 변화시키고 있음. 선봉에 서서 지수 상승을 이끌 고 있는 것은 혁신기술주와 빅테크. 그리고 그 AI 열풍의 중심에 있는 것이 바로 반도체.
필라델피아 반도체 지수(SOX) 중 유독 강한 세부테마는 AI 가속기. AI 가속기를 만드는 대표적인 업체인 엔비디아와 AMD가 SOX 종목 중 올해 상승률 1, 2위. 엔비디아는 올해 주가가 거의 3배가 올랐고, AMD는 2배 정도 올랐음.
AMD의 사업부 중 어딜 봐야 하나
AMD는 먼저 사업부가 4개로 나뉨. 첫번째에 있는 것이 바로 데이터센터. 엔비디아와 마찬가지로 데이터센터에서 AI 연산을 할 때 필요한 서버용 CPU, GPU, 그리고 DPU를 만듦. 둘 째는, PC용 CPU를 만드는 사업부인 바로 소비자용 사업부. 세 번째가 게임영역. PC용 GPU와 플스 같은 게임 콘솔기기에 들어가는 반도체도 바로 이 사업부. 마지막으로는 자일링스를 인수하면서 얻은 사업부인 임베디드 사업부. 우주항공, 국방에 잘 쓰이는 고가의 반도체인 FPGA로 이뤄지는 사업부. 이 사업부에서 향후 차량용 반도체와 같은 것도 주축을 맡고 있기 때문에 장기적으로 고성장할 수 있는 사업부라고 할 수 있음.
각 사업부들이 각각 AMD에게 얼마나 중요한 사업부들인지 파악하려면, 주로 전체 매출에서 각 사업부 매출이 얼마 정도를 차지하는지 그 비중을 살펴보면 됨. 데이터센터 사업부의 경우 2021년에는 10%대 매출비중이었지만 작년 4분기에는 무려 30%까지 비중이 치솟았음. 또한 게임쪽 매출도 30%를 잘 유지하고 있음. 앞으로 AMD의 성장 경로는 데이터센터와 게임 영역에 주목을 해야 한다는 말.
AMD의 데이터센터 사업부
데이터센터 사업부는 AI 열풍 때문에 가장 뜨거운 영역. 데이터센터 안에 있는 서버로부터 주로 대형 AI 모델들이 개발되고, 또 AI 서비스들이 제공되기 때문. 그리고 그 데이터센터 서버를 이루는 반도체로는, CPU와 GPU 등이 있음. 최근에야 AI 연산의 필요성이 폭증하면서 GPU가 주인공으로 올라섰지만 원래 서버 제품으로 터줏대감 역할을 하던 것은 CPU. 서버용 CPU에서 최강자는 인텔. 그런데 그 인텔의 점유율을 뺏어오면서 AMD가 부각을 받았던 게 최근 몇 년간의 흐름.
서버용 CPU에 있어서 AMD 제품의 점유율이 올해 1분기 기준으로 점유율이 18%까지나 올랐음. 얼마 안되네라고 생각할지 모르지만 불과 2020년만 하더라도 5% 남짓이었음. 기업용 반도체 시장은 점유율이 확 변하기 힘든데 AMD의 제품들의 성능이 우수하다 보니 이런 드라마틱한 결과가 나온 것. 특히 올해 전체적으로 봤을 때는 그 점유율이 22%를 넘길 것으로 예측되고 있음. 이처럼, 데이터센터를 운영하는 고객들이 AMD를 선호하고 있다는 것. 실제로 마이크로소프트와 구글 클라우드는 본인들이 주문한 서버 제품 중에 30% 이상이 AMD의 모델이라고 밝히기도 했음. 그런데 지금으로서는 AMD 선호 현상이 더욱 부각을 받고 있음. 왜냐면, AI 연산 수요 때문에 서버용 GPU를 많이 사야 하는데 엔비디아 제품이 너무 비싼 게 그 이유. 절실하게 대안을 찾고 있는데 훌륭한 대안으로 AMD가 떠오르는 것. 그래서 마이크로소프트 같은 경우는 AI 연산에 특화된 자체 반도체를 개발하려 하는데, AMD와 협력할 수 있다는 소식도 있을 정도.
AMD의 게임 사업부
그리고, 지난 1분기 매출 부문에서 가장 큰 영역을 차지하고 있는 게임 사업부 또한, 절대 간과할 수 없을 정도로 성장 가능성이 있음. 소니의 플레이스테이션과 마이크로소프트의 엑스박스 두 곳 모두에, AMD는 반도체를 납품하고 있음. 그러니까 플스와 엑박이 많이 팔리면 팔릴수록 AMD에게도 웃을 수 있는 것. 핵심은 이 콘솔기기들이 많이 팔릴 확률이 높다는 것. 당장 올해 하반기부터는 콘솔의 시대가 올 수 있음. 각각의 게임 기기들이 출시되고 만 3년에서 4년 정도 흐른 타이밍이 가장 콘솔이 많이 팔리는 시기. 최신작인 플스5도 플스4의 판매량 궤도를 따라간다고 했을 때 올해 하반기부터 그런 본격적인 판매가 이뤄질 가능성이 높음. 플스5가 2020년 11월에 발매. 그리고 엑스박스의 경우에도 올해 하반기에 초기대작 게임(스타필드)이 나오기 때문에 판매량이 올라갈 가능성이 높다고 판단. 콘솔의 시대에서 웃을 수 있는 건 다름아닌 AMD라는 점을 유념.
AMD vs 엔비디아
현 최강자로 군림하고 있는 AI 반도체 업체는 엔비디아. 그 대안으로 떠오르고 있는 게 AMD. 이 두 회사가 만들고 있는 제품군들을 한 번 비교해보면, 결국 모든 싸움은 AI를 위해 이뤄지고 있는데, 거의 모든 영역(CPU, GPU, DPU 등)에서 부딪히고 있음. CPU는 범용 제품으로써, 다양한 계산을 하고, GPU는 엄청난 량의 단순계산을 빠르게 처리할 수 있음. 또 DPU는 방대한 양의 데이터를 효율적으로 처리할 수 있도록 사전 처리할 때 도움을 줌.
그래도 다른 점을 파악해보면 파운드리라 할 수 있음. 엔비디아든 AMD든 둘 다 팹리스. 그러니까 제조 공장이 없이 대신에 만들어주는 회사가 있는데 그게 대만의 TSMC. 엔비디아는 본인들의 최신 서버용 GPU인 H100을 TSMC의 4나노 공정에서 위탁생산 하고 있고, AMD는 며칠 전에 발표한 신제품 MI300 시리즈를 TSMC의 5나노, 6나노, 그리고 12나노에서 생산할 계획. 4나노가 더 미세한 공정이긴 하지만, 더 미세한 공정을 쓰는 만큼 이 제품은 제조 단가와 설계 단가가 비쌈. 그러니까 제품 가격도 비쌀 수밖에 없음. 반면, AMD의 제품은 상대적으로 저렴하다는 것. AMD가 각기 다른 공정으로 칩을 만들어서 한 제품으로 만들 수 있는 것은 TSMC와 아주 오래 전부터 반도체 설계에 있어서 서로 협력을 해왔고 또 반도체 조립과 패키징 분야에서 긴밀하게 업력을 쌓아왔기 때문.
AMD가 엔비디아의 대안으로 떠오르고 있음에도 불구하고 둘 간의 밸류에이션 격차는 아직 상당. AMD 대비 엔비디아가 얼마나 더 높은 PER 프리미엄을 받고 있는지(엔비디아의 12개월 선행 PER - AMD의 12개월 선행 PER을 뺀 값)를 파악. 과거 2018년에서 코로나 초기 까지는 AMD의 PER이 더 높았었음. 이때 인텔의 CPU 점유율을 뺏어오기 시작한 시점. AMD의 살아있는 전설인 리사수 CEO가 2014년에 취임했는데 2016년부터 흑자를 내면서 이때 한창 고성장을 하던 시기. 그런데 2021년부터 본격적으로 엔비디아가 치고 나가기 시작. 코인 채굴 붐이 아주 거세게 불면서 전세계적으로 GPU 부족 현상이 대두된 것. 엔비디아의 GPU가 불티나게 팔리다 보니까 엔비디아의 PER 또한 고공행진을 하게 됐음.
그리고 작년 4분기부터는 인공지능에 대한 수요가 코인 채굴수요로부터 바통을 이어받음. AI 연산은 GPU이고, GPU는 엔비디아라는 단순하고 강력한 명제가 자리하게 된 것. 그래서 현재 AMD의 PER보다 엔비디아의 PER이 14배 가량 더 비싼 상황. 과거 5년 평균값이 3.4배. 이런 흐름이 지속이 될지 평균으로 수렴할지는 좀 두고봐야 하겠지만, 어느 정도는 밸류에이션 격차가 해소될 것으로 판단.
그렇게 생각하는 이유는, AMD가 AI 반도체라는 영역에서 충분한 입지를 지닐 수 있다고 판단하기 때문. AMD의 AI 관련 제품군들을 보면, 다양한 구색을 갖추면서 AI의 훈련과 또 추론에 최적화된 것을 알 수가 있음. 엔비디아와 특히 차별화되는 영역이라고 한다면 AMD는 원래 GPU보다는 CPU에서 더 두각을 나타낸 업체였다는 점. 지금은 모두가 GPU를 말하고 있지만 CPU도 AI에서 쓰일데가 꽤 있음. AI를 훈련시키는데 있어서는 GPU가 주력으로 쓰이지만 AI를 실제로 실행하는데에 있어서는 CPU가 어느정도의 사이즈 까지는 커버를 할 수가 있기 때문. 게다가 CPU는 범용 연산에 뛰어나기 때문에 여러가지 작업을 다 수행할 수 있다는 장점도 있고, 무엇보다 GPU보다 저렴. 그리고 전력도 덜 먹기 때문에 운영상에 이점도 존재. 그래서 엔비디아도 CPU와 GPU를 결합한 제품을 내놓기도 하는 것. 다시 말해, CPU와 GPU 간의 콤보, 그러니까 케미가 좋은 제품을 만들어내야 하는데 AMD가 이 분야를 가장 잘 할 수 있는 업체 중 하나라는 것.
AMD가 내놓은 신제품
며칠 전인 6월 13일에 AMD가 또 AI 가속기 신제품을 내놨음. AMD가 이 날 가장 강조했던 것이 바로 HBM 메모리. HBM 메모리는 기능적으로는 디램과 동일한데, 3D 구조로써 메모리를 쌓아올린 개념이기 때문에 좀 더 고급 패키징 기술이 필요하고 그래서 제작단가도 비쌈. 하지만, 대신에 반도체 칩 간에 통신이 원활해져 데이터를 더 빨리 읽고, 저장하고 또 주고 받을 수 있음. 그것을 메모리 대역폭이라고 부름. AMD가 메모리 용량과 대역폭에 힘을 주어서 말한 것은 분명한 이유가 있음. 왜냐면 시장에서 이를 절실히 필요로 하기 때문.
엔비디아의 서버용 GPU의 부동소수점 연산력과 메모리 대역폭의 역사적 추이를 비교해보면 그 이유를 알 수 있음. 엔비디아 제품은 6년 전 제품과 비교해서 현시대의 GPU의 연산력이 94배나 올랐는데 메모리 대역폭은 5배도 오르지 못했음. 그러니까 데이터센터 사업자들이 메모리 용량 좀 팍팍 올려달라고 요구를 하고 있는 상황. 그런데 엔비디아의 대답은, “HBM이 비싸고 공정도 까다롭기 때문에 우리가 만든 고정된 형태의 구성품인 DGX 서버를 사라”라고 대답하고 있는 국면. 그래서 사실 데이터센터 사업자(GPU 대량 구매자)들로부터의 엔비디아에 대한 불만이 없을 수가 없음.
그런 상황에서 나온 게 AMD의 MI300X라는 제품. 고객사들이 반길 수밖에 없음. 이번에 나온 AMD의 제품을 보고 다양한 전문가들이 AMD 것이 엔비디아보다 성능이 더 좋다고 모으고 있기도 함. 왜냐면 MI300X의 경우 올해 3분기에 출시가 되는데, 우선 메모리 대역폭이 엔비디아 GPU보다 2.4배나 더 많은 메모리 용량과 1.6배 더 높은 메모리 대역폭을 내고 있기 때문. HBM 메모리가 엔비디아 것은 80기가 바이트에 불과한데 AMD 제품은 192기가 바이트나 제공. 더욱이 중요한 것은, 메모리 용량을 늘리게 되면은 필요한 GPU 대수도 줄어들기 때문에 데이터센터 사업자들로 하여금 비용 부담을 덜게 해줄 수 있음.
앞으로 AMD 제품이 엔비디아의 패권을 뚫어서 얼마나 영향력을 발휘할지는 확답할 수 없지만, 시장 자체가 매우 빠르게 커진다는 것에 주목. 리사수 CEO는 “AI의 성장 사이클에 있어서 우리는 여전히 매우, 매우 이른 시점에 와있을 뿐이다”라고 발언. 특히 AMD의 데이터센터 AI 가속기가 속해있는 시장의 현재 크기(총유효시장 크기)가 300억 달러인데, 2027년이 돼면 5배가 더 늘어난다는 것. 이것은 매년 50%씩 성장한다는 말.
이런 측면에서 현재 AMD의 밸류에이션은 그리 부담스러운 구간이 아니라 판단. 지난 5년간 PER 평균이 약 35배 정도 됐는데, 지금이 36배. 거의 평균에 수렴한 상태인데, 과거와 비교했을 때 AMD의 사정이 지금이 더 낫지 않냐는 생각.
AI 시대는 메모리 반도체가 주인공?
AMD의 신제품에서도 그렇고, 리사 수 CEO의 발언에서도 그렇고 강조된 것이 바로 메모리 반도체. 이처럼 메모리 반도체의 중요성은 지금보다 훨씬 더 올라갈 것으로 판단. 인간의 뇌는 셀수 없이 많은 뉴런을 갖고 있음. 이 뉴런들이 살아가면서 사람들마다 여러 경험과 기억 조각들로 인해서 각기 다른 형태로 발전함. 예를 들어, 나 자신이 왜 나 자신이라고 부를 수 있는 걸까? 나의 얼굴, 목소리, 외형 등의 생김새와 일상을 겪으면서 얻는 여러가지 감정과 지식 등 경험적인 기억이 있으니 나 자신이라고 부를 수 있는 것. 따라서 기억이라는 것은, 사람이 비로소 왜 그 사람인지 정의할 수 있도록 존재와 또 의식을 구축하는 데에 있어서 절대적인 역할을 함.
그런데, 기억이라는 것은 또한 단지 철학적 문제에 국한되지 않음. 많은 기억을 효율적으로 저장하고, 또 필요할 때마다 재빠르게 적절한 기억을 빨리 불러와서 올바른 해답을 제시하는 사람을 우리들은 천재라고 부르고 있음. 지구 역사상 최고 천재라고 불리는 폰 노이만이 가진 능력 중 최고로 꼽히는 것은 바로 기억력이었음. 컴퓨터 또한 크게 다르지 않을 것. 그리고 인공지능을 위한 하드웨어 개발에 있어서는 이런 기억의 역할을 메모리 반도체가 담당하게 될 것. 메모리 반도체를 지칭하는 또 다른 말이 ‘주 기억장치’이기 함. 그래서 메모리가 AI 시대에 있어서는 과거와 다르게 주인공의 위치에 자리해 있을 것이라 판단. 앞으로 CXL이나 PIM과 같은 혁신적인 신개념 메모리 반도체들도 크게 부각받는 시점이 곧 도래할 것이라 판단.
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