[이코노미스트 박재우 기자] 인공지능(AI) 확산으로 메모리 수요가 급증하는 가운데 중앙처리장치(CPU)까지 고용량 D램을 요구하면서 반도체 업계의 공급 부족 현상이 장기화할 것이라는 전망이 나온다. 기존 그래픽처리장치(GPU) 중심의 ‘학습’ 단계에서 벗어나 ‘추론’ 중심으로 산업 구조가 재편되면서 메모리 수요가 전방위로 확대되는 양상이다.

2일 업계에 따르면 주요 CPU 제조사들은 차세대 AI CPU에 300~400GB 수준의 D램 탑재를 추진하고 있다. 이는 기존 CPU 제품(96~256GB) 대비 최대 4배에 달하는 규모다. 인텔의 AI CPU ‘제온’과 AMD ‘에픽’ 등 주요 제품군이 고용량 메모리를 채택할 경우 메모리 수요는 한층 더 빠르게 증가할 것으로 예상된다.

이 같은 변화는 AI 산업의 중심축이 ‘추론’으로 이동한 데 따른 것이다. 과거 AI가 단순 질의응답 중심이었다면 최근에는 여러 작업을 동시에 처리하고 조율하는 ‘에이전틱 AI’가 확산되면서 CPU의 역할이 커지고 있다. 김학준 키움증권 연구원은 “최근 국내 주식시장의 가장 큰 화두는 결국 AI인프라인데, GPU와 에너지 테마에 이어 추론의 증가에 따른 통신 인프라 관련 테마가 부상하고 있다”고 설명했다.

그동안 AI 데이터센터는 GPU와 고대역폭메모리(HBM)를 중심으로 구축돼 왔다. 그러나 추론 수요가 늘어나면서 서버 내 CPU 비중이 확대되고 있다. 인텔 경영진은 최근 실적 발표를 통해 “AI 추론용 인프라에서는 CPU와 GPU 비율이 1대 4로 컴퓨팅 구조가 바뀌었다”며 “나아가 1대 1 수준까지 좁혀지는 추세”라고 설명했다.

GPU 역시 메모리 탑재 경쟁이 심화되고 있다. 엔비디아의 차세대 AI 칩 ‘베라루빈’은 288GB, AMD의 MI400은 432GB의 메모리를 탑재한다. 구글의 차세대 TPU 역시 288GB 수준의 메모리를 갖출 예정이다. 여기에 CPU까지 고용량 D램을 요구하면서 메모리 수요는 눈덩이처럼 불어나는 상황이다.

이에 따라 메모리 공급 부족은 당분간 이어질 전망이다. 업계에서는 현재 D램 시장이 수요 대비 약 10%가량 공급이 부족한 상태로 보고 있으며, 메모리 슈퍼사이클이 기존 예상보다 길어질 가능성도 제기된다. 일각에서는 2026년으로 예상됐던 호황 국면이 2027년까지 연장될 수 있다는 관측도 나온다.

가격 흐름도 이를 반영하고 있다. 키움증권에 따르면 AI CPU에 쓰이는 DDR5(16GB 기준)의 4월 현물가는 한 달 동안 2.8% 상승하며 가격 프리미엄을 형성하고 있다.

다만 반도체 업황이 사이클 후반부에 진입하고 있다는 평가도 제기된다. 이민희 BNK투자증권 연구원은 “하반기도 메모리 공급 부족 시황은 이어지겠지만 강도는 완화될 전망”이라며 “작년 하반기부터 가파르게 증가하던 CSP들의 설비투자 전망치 상향조정 추세도 3월 이후 처음으로 소폭 감소하며 증가세가 주춤하는 모습”이라고 짚었다. 

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