“GPU 혼자서는 안 된다”... AI 에이전트·추론 붐에 ‘CPU 르네상스’ 전격 가동

글로벌 첨단 반도체 및 인공지능(AI) 시장의 규제가 가혹하게 제고되고 주요국들의 기술 장벽이 치열하게 대두되는 가운데, 그간 인공지능 호황의 조연이나 단순 ‘컴퓨터 두뇌’ 정도로 치부되며 소외됐던 중앙처리장치(CPU)가 AI 전쟁의 가장 뜨거운 기축 자산으로 화려하게 부활했다.

인공지능 모델의 거대한 학습(훈련) 단계를 넘어, 스스로 판단하고 계획을 수립해 작업을 수행하는 ‘에이전트 AI’와 ‘추론’ 중심의 물리적 생태계로 패러다임이 급전환되면서 가속기보다 CPU에 가해지는 연산 과부하가 심화됐기 때문이다.

8일(현지시각) 닛케이 아시아(Nikkei Asia) 보도와 글로벌 하드웨어 밸류체인 분석에 따르면, 글로벌 칩 거두들과 연구 기관들은 차세대 AI 데이터 센터에 탑재되는 CPU 시장이 향후 5년간 매년 40% 이상 가쁘게 역동하며 오는 2030년까지 최대 2,230억 달러(뱅크오브아메리카 추산 최소 1,700억 달러) 규모로 비대칭적 팽창을 이룰 것이라고 전망했다. 이는 현재 시장 체급 대비 무려 5배 이상 급증하는 메가 랠리 시나리오다.


인공지능 컴퓨팅 호황의 초기 단계에서는 실행되는 연산 작업 중 CPU와 GPU의 비율이 통상 ‘1대 8’ 장부에 머물렀으나, 최근 ‘1대 4’ 턱밑까지 격차가 가쁘게 좁혀졌다. 뱅크오브아메리카(BofA)의 수석 애널리스트 비벡 아리아(Vivek Arya)는 복잡한 데이터 정보를 계획·검색하고 코드를 순차 실행해 워크플로우를 관리하는 이른바 ‘오케스트레이션(Orchestration)’ 작업을 수행하는 AI 에이전트의 가동 메커니즘을 지적했다.
이러한 직렬 연산 프로세스는 지연 시간에 극도로 민감하기 때문에, 병렬 연산에 특화된 가속기 칩보다 CPU에서 구동되는 것이 최적의 수율을 낸다는 진단이다. 이에 따라 업계 수뇌부들은 향후 CPU 대 GPU의 결합 비중이 ‘1대 2’를 넘어 결국 ‘1대 1’ 대등한 체급까지 좁혀질 것으로 모델링하고 있다.

이 같은 폭발적인 수요 수송 탓에 전자 산업 전반의 CPU 공급망 족쇄가 죄어지자, 시장 선두인 인텔(Intel)과 AMD는 물론 모바일 영토를 지배하던 거두들까지 서버용 서버 룸으로 자본을 일제히 전력 배포하고 나섰다.

인텔의 립부 탄(Lip-Bu Tan) CEO는 지난달 타이페이 컴퓨텍스에서 “추가 CPU 조달을 요청하는 글로벌 빅테크들의 전화 포화가 쏟아지고 있다”며 50%가 넘는 독점적 시장 지배력을 공고히 다졌다. 리사 수(Lisa Su) AMD CEO 역시 과거 3~4% 성장에 그치던 CPU 시장이 향후 5년 내 최소 35% 이상 가파르게 우상향할 것이라 가이드라인을 갱신했다.


전통적인 복잡 연산 표준인 x86(인텔·AMD) 체제를 뒤흔드는 가장 강력한 변수는 저전력을 무기 삼아 스마트폰 생태계를 제배했던 ‘Arm 아키텍처’ 진영의 역공이다.
구글, 아마존, 마이크로소프트 등 하이퍼스케일 클라우드 대기업들이 자체 데이터 센터용 맞춤형 Arm 기반 CPU 설계에 착수한 가운데, 소프트뱅크의 전폭적인 지원을 받는 Arm은 자사 설계 자산 기술이 이미 세계 유수 데이터 센터 CPU의 50% 이상을 구동 중이며 오는 2030년까지 연간 150억 달러의 마진을 창출하겠다는 호언 장부를 꺼내 들었다.

테크인사이츠(TechInsights)는 Arm 기반 데이터 센터 CPU의 글로벌 점유율이 2026년 약 20% 선을 돌파하며 가파른 낙수 효과를 누릴 것으로 시나리오를 짰다.

특히 GPU 독점 공룡 엔비디아는 자사 생태계를 넘어 독자적인 독립형 ‘Vera(베라)’ CPU 제품을 시장에 풀기 시작했으며, 젠슨 황 CEO는 “CPU 단일 사업만으로도 올해 최대 200억 달러의 매출 상각이 가능하다”며 인텔의 안방을 매섭게 위협하고 있다.

퀄컴 역시 새로운 데이터센터 전담 사업부를 신설해 공격적인 수송에 나섰으며, 세계 최대 스마트폰 AP 디자이너 미디어텍(MediaTek)은 최초로 노트북 CPU 설계 영역에 진입해 엔비디아의 블랙웰 GPU와 통합된 Windows PC용 ‘RTX Spark(스파크)’ 슈퍼칩을 공동 개발해 에이전트 AI PC의 40년 만의 패권 재편 드라마를 쓰고 있다.


이 같은 구조적 대전환의 틈새에서 중국 반도체 군단 역시 서방의 무역 제재 블록에 대응해 국산 대체 자산 확보 속도를 가쁘게 높이고 있다.

CPU는 상대적으로 고도의 컴퓨팅 파워 연산이 필요한 GPU에 비해 미국의 수출 통제 가이드라인 펜스가 덜 엄격하기 때문에, 미국 칩 제조업체들이 중국 내 세력 균형을 유지하면서도 중국 토종 기업들이 점유율을 확장해 나가는 독특한 ‘회색지대’ 무역 전선이 형성됐다.

미국의 블랙리스트 제재 명단에 올라있으면서도 x86 아키텍처 라이선스를 확보한 중국 하이곤 정보기술(Hygon)은 국내 클라우드 서비스 제공업체들의 ‘현지 소싱’ 가속화 패러다임에 힘입어 매출을 폭발적으로 불려 나가고 있다.

번스타인 리서치는 하이곤의 중국 서버 CPU 시장 점유율이 올해 약 20% 선에서 오는 2028년 35% 고지까지 가파르게 우상향할 것으로 모델링했다.

이외에도 상하이 자오신 반도체(Zhaoxin)가 중국의 나스닥인 상하이 스타(STAR) 마켓 상장 파이프라인에 진입하며 대규모 자본 수송을 예고했고, 롱손(Loongson)이 적자 구조 속에서도 외형 팽창을 지속하고 있으며, 화웨이(Huawei)는 독자적인 자급자족 컴퓨팅 생태계 구축을 위해 ‘쿤펑(Kunpeng)’ 서버 CPU 개발 종착지를 향해 풀가동 중이다.

엔비디아·퀄컴 등 신흥 강자들의 결연한 서버 영토 침탈 공세와 전통 강자 인텔의 제조력 방어벽, 그리고 미국의 감시 펜스 틈새를 타 위안화 결제망과 토종 생태계를 요새화하려는 중국 칩 연합군의 대담한 자본 도박은, 하반기 아시아-태평양 거시경제 지형을 흔들 가장 묵직한 거시 변수로 안착하고 있다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com