[김대호 진단] 반도제 열전 (42) 마벨(Marvell)... 데이터센터 고속도로

글로벌 인공지능(AI) 혁명의 한가운데서 시장의 시선은 대부분 연산 칩에 쏠려 있다. 엔비디아(NVIDIA)가 설계하는 그래픽처리장치(GPU)와 텐서코어의 연산 속도가 얼마나 빨라졌는지가 연일 헤드라인을 장식한다. 그러나 반도체 공학과 거대 인프라의 관점에서 데이터센터를 찬찬히 들여다보면 전혀 다른 본질적 난제와 마주하게 된다. 바로 '데이터 전송의 병목(Bottleneck)' 현상이다. 수만, 수십만 개의 GPU가 거대한 초거대 AI 모델(LLM)을 학습시키고 추론할 때, 개별 칩의 연산 속도보다 더 결정적인 것은 "이 수많은 칩들이 서로 얼마나 빠르고 지연 없이 데이터를 주고받을 수 있는가"이다. 아무리 최첨단 공장이 초고속으로 제품을 쏟아내더라도 도시의 도로망이 좁고 막히면 물류 전체가 마비되는 것과 같은 이치이다.

마벨 테크놀로지(Marvell Technology)는 바로 이 'AI 데이터센터의 초고속 고속도로'를 건설하는 글로벌 팹리스(Fabless) 반도체 기업이다. 칩과 칩, 서버와 서버, 랙(Rack)과 랙 사이를 빛(광학)과 전기로 이어주는 고속 인터커넥트 칩을 독점적으로 공급하고, 글로벌 빅테크 기업들이 자체 개발하는 맞춤형 인공지능 가속기(Custom ASIC)를 밑단에서 설계·제작해 주는 핵심 조력자이다. 반도체 생태계의 판도를 이해하기 위해 마벨이 수행하는 역할, 파란만장했던 창업 스토리, 지배구조의 변화, 그리고 숙명의 라이벌 브로드컴(Broadcom)과의 경쟁 구도를 살펴볼 필요가 있다.

일반 대중에게 마벨이라는 이름은 종종 마블 엔터테인먼트(Marvel)의 영화를 연상시키지만 이 회사와는 전혀 관계가 없다. 반도체 산업에서 마벨(Marvell)은 데이터 인프라의 핵심 동맥을 장악한 하드웨어 설계의 거인이다. 1995년 설립 당시의 마벨은 저장장치(HDD, SSD)에 들어가는 컨트롤러 칩을 만드는 회사였다. 지난 수년간의 과감한 사업 재편을 거쳐 현재는 매출의 70% 이상을 AI 및 클라우드 데이터센터 인프라에서 창출하는 순수 인프라 반도체 기업으로 환골탈태하였다.

서버 내부와 외부로 오가는 방대한 데이터는 구리선(전기 신호)으로 전송할 경우 심각한 저항과 발열, 신호 왜곡에 부딪힌다. 이를 해결하기 위해 데이터를 빛(광신호)으로 변환해 전송하는 광 트랜시버가 필수적인데, 이때 신호의 왜곡을 보정하고 극도의 속도로 전송을 제어하는 핵심 두뇌가 바로 마벨의 PAM4 광 DSP이다. 마벨은 이 분야에서 글로벌 시장 점유율 1위를 다투며 전 세계 AI 데이터센터의 광학 연결망을 장악하고 있다.구글, 아마존, 마이크로소프트, 메타 등 거대 하이퍼스케일러들은 엔비디아 GPU의 비싼 가격과 공급 부족 문제를 극복하고 자사 소프트웨어에 최적화하기 위해 독자 칩 개발에 사활을 걸고 있다. 그러나 3나노, 2나노 초미세 공정과 HBM(고대역폭메모리) 첨단 패키징을 빅테크가 밑바닥부터 독자 설계하기는 매우 어렵다. 마벨은 이들 기업의 주문을 받아 칩의 코어 아키텍처부터 고속 데이터 통신 인터페이스(SerDes), 칩렛(Chiplet) 패키징까지 완성품으로 구현해 주는 파트너 역할을 수행한다. 마벨은 네트워킹 스위치 실리콘 및 엔터프라이즈 스토리지이기도 하다. 수천 대의 서버를 하나로 묶어주는 초고용량 이더넷 스위치 칩(Teralynx 시리즈)과 서버 내부의 고속 데이터 입출력을 관장하는 SSD 컨트롤러를 공급하여 데이터 인프라의 전주기를 완성한다.
반도체 산업 생태계의 가치사슬(Value Chain) 속에서 마벨 테크놀로지는 독보적인 기술적 해자(Moat)를 구축하고 있다. 연산 가속기 (Merchant GPU)는 엔비디아와 AMD의 GPU가 대규모 클러스터로 확장될 때 필수적인 광 인터커넥트 솔루션을 공급하는 공생 관계이다. 마벨의 핵심 경쟁력은 '자체 IP(지식재산권)'에 있다. 칩과 칩을 초고속으로 연결하는 고속 입출력 인터페이스인 SerDes(Serializer/Deserializer) 기술과 실리콘 포토닉스(Silicon Photonics, 실리콘 기반 광 집적회로) 분야에서 세계 최고 수준의 원천 기술을 보유하고 있다. 이는 AI 인프라의 확장이 가속화될수록 그 어떤 반도체 대기업도 우회하기 힘든 기술적 병목이자 마벨만의 대체 불가능한 프리미엄이다.

마벨 테크놀로지의 역사는 실리콘밸리 벤처 역사상 가장 극적인 성공과 가족 간의 결속, 그리고 뼈아픈 경영권 퇴진의 굴곡을 담고 있다. 마벨은 1995년 인도네시아 출신의 중국계 미국인 엔지니어 세핫 수타르자(Sehat Sutardja) 박사와 그의 아내 웨이리 다이(Weili Dai), 그리고 세핫의 친동생인 판타스 수타르자(Pantas Sutardja) 박사 등 3인이 공동으로 창업하였다.세핫 수타르자는 유년 시절부터 독학으로 무선 전자기술을 익히고 13세에 아마추어 무선기사 자격을 취득할 정도로 공학적 천재성을 지닌 인물이었다. 미국으로 건너와 아이오와 주립대를 거쳐 UC 버클리에서 전기공학 및 컴퓨터과학(EECS) 석·박사 학위를 취득하였다. 아내 웨이리 다이 역시 UC 버클리에서 컴퓨터 과학을 전공한 수재였으며, 동생 판타스 수타르자 또한 UC 버클리 공학 박사 출신의 일급 엔지니어였다.반도체 거인들이 즐비한 실리콘밸리에서 거대 자본 없이 출발한 이들은 아파트 부엌 식탁에 둘러앉아 자본금을 갹출하며 회사를 설립하였다. '놀랍고 경이로운 기술을 선보이겠다'는 포부를 담아 사명을 Marvell로 명명하였다.

마벨이 창업할 당시 당시 하드디스크 드라이브(HDD)의 신호 처리 칩은 전력 소모가 극심하고 집적도가 낮은 바이폴라(Bipolar) 공정이 지배하고 있었다. 세핫 수타르자는 모두가 불가능하다고 여겼던 저전력·고집적의 CMOS 공정 기반 읽기 신호 처리 칩을 세계 최초로 구현해 냈다. 이 혁신적인 칩은 시장의 판도를 단숨에 뒤흔들었다. 글로벌 스토리지 거인인 씨게이트(Seagate)와 웨스턴디지털(WD)이 마벨의 칩을 전격 채택하면서 회사는 폭발적인 성장을 구가하였고, 창업 5년 만인 2000년 나스닥 시장에 화려하게 입성하였다.세핫은 20년 넘게 CEO와 이사회 의장을 맡아 갈릴레오 테크놀로지, 인텔의 자일스케일(XScale) 모바일 부문 등을 인수하며 회사를 다각화하였다. 아내 웨이리 다이는 사장으로서 글로벌 영업망을 개척하며 실리콘밸리 최고의 여성 기업인으로 군림하였다.

성공의 정점에서 위기가 찾아왔다. 2015년 마벨은 약 800만 달러의 조기 수익 인식 및 내부 회계 관리 부실 문제로 미 증권거래위원회(SEC)의 조사를 받게 되었다. 조직적인 분식회계는 아니었으나, 최고경영진의 무리한 실적 압박과 경직된 가족 경영 체제가 도마 위에 올랐다.이 틈을 타 행동주의 헤지펀드인 스타보드 밸류(Starboard Value)가 지분을 공격적으로 매입하며 경영진 교체와 사업 구조조정을 거세게 압박하였다. 결국 2016년 4월, 수타르자 부부는 자신들이 일군 마벨의 경영 일선에서 전격 사임하였다.이후 세핫 수타르자는 첨단 패키징 팹리스 기업인 실리콘박스(Silicon Box)와 알파웨이브 세미(Alphawave Semi)를 설립하며 반도체 업계에서 도전을 멈추지 않았으나, 2024년 9월 향년 63세를 일기로 세상을 떠났다.

창업자 일가의 퇴진 이후 마벨은 과거의 폐쇄적 가족 기업 색채를 완전히 털어내고, 미국 상장 기업의 전형적인 '소유와 경영이 분리된 전문경영인 체제'로 탈바꿈하였다.현재 마벨을 이끌고 있는 인물은 아날로그 디바이스(ADI) 출신의 베테랑 경영자 매슈 머피(Matthew Murphy) CEO이다. 머피는 부임 직후 수익성이 떨어지는 모바일 및 무선 칩 사업을 과감히 매각하고, 카비움(Cavium), 인피(Inphi), 아베라(Avera) 등 고성능 네트워킹 및 광통신 핵심 기업들을 잇달아 인수·합병하는 승부수를 던져 오늘날의 AI 데이터센터 강자로 재탄생시켰다.주주 구성을 살펴보면, 특정 대주주 개인의 지배가 배제된 채 글로벌 기관 투자자들이 지분의 85% 이상을 분산 보유하고 있다.이러한 주주 구조는 나스닥 100 지수 및 필라델피아 반도체 지수(SOXX)의 핵심 편입 종목으로서 글로벌 패시브 자금의 강력한 유입 기반을 제공하는 동시에, 철저히 주주 가치와 실적, 기술적 수익성에 기반해 경영진이 평가받는 투명한 지배구조를 의미한다.
현재 전 세계 반도체 시장에서 "빅테크의 자체 AI 칩을 만들어주고, 초고속 인터커넥트 망을 공급하는 기업"을 꼽으라면 단 두 곳으로 압축된다. 바로 브로드컴(Broadcom)과 마벨 테크놀로지이다. 두 기업은 AI 인프라 시장에서 피할 수 없는 정면 승부를 벌이고 있다.브로드컴은 구글의 TPU(Tensor Processing Unit) 개발을 1세대부터 전담하며 AI ASIC 시장의 70% 가까이를 장악한 거인이다. 여기에 메타의 자체 가속기(MTIA) 프로젝트와 초대형 네트워킹 스위치 시장(Tomahawk 시리즈)까지 틀어쥐고 있다. 막강한 현금 흐름과 VM웨어(VMware) 인수를 통한 소프트웨어 결합력은 브로드컴의 거대한 무기이다.반면 마벨은 '순수 인프라 하드웨어의 기민함'으로 맞서고 있다. 특히 아마존 AWS의 핵심 AI 칩인 트레이니엄(Trainium)과 인페렌시아(Inferentia)의 차세대 설계를 마벨이 주도하고 있으며, 마이크로소프트의 자체 AI 칩(Maia) 및 맞춤형 네트워킹 프로젝트를 확보하며 맹렬히 점유율을 확대하고 있다.

빅테크 하이퍼스케일러들은 결코 단일 공급자에 종속되는 것을 원치 않는다. 엔비디아의 GPU 독점을 피하기 위해 자체 칩(ASIC)으로 눈을 돌렸는데, ASIC 설계마저 브로드컴 한 회사에 전적으로 의존하는 것은 또 다른 위험을 낳기 때문이다.따라서 글로벌 빅테크들은 공급망 리스크 분산과 협상력 제고를 위해 반드시 마벨을 제2의 핵심 파트너(Dual-source)로 육성하고 있다. 마벨이 광통신 DSP에서 보유한 기술적 우위와 고객 맞춤형 지원 역량은 빅테크들에게 매우 매력적인 대안이자 필수불가결한 선택지가 되고 있다.마벨 테크놀로지의 궤적은 실리콘밸리 반도체 산업의 축소판이다. 부엌 식탁에서 기술 하나로 출발해 하드디스크 시대를 지배했고, 뼈아픈 경영 위기를 극복한 뒤, 이제는 인공지능 인프라의 가장 깊숙한 핵심 고리를 움켜쥐었다.

반도체 산업의 거대한 흐름을 진단할 때 놓쳐서는 안 될 세 가지 핵심 포인트가 있다. 첫째, AI 인프라의 패러다임이 '연산 가속'에서 '데이터 전송(인터커넥트)'으로 이동하고 있다. GPU의 연산 능력이 고도화될수록 서버와 클러스터 간의 통신 병목을 뚫어주는 광통신 및 인터커넥트 반도체의 단가와 수요 비중은 기하급수적으로 상승한다. 마벨은 이 시장의 최전선에 서 있다. 둘째, 빅테크의 '탈(脫) 엔비디아'와 자체 칩(Custom Silicon) 전환은 거스를 수 없는 대세이다. 하이퍼스케일러들이 자체 AI 가속기 투자를 확대할수록, 이들의 설계를 현실로 만들어 주는 마벨의 ASIC 파트너십 가치는 구조적인 장기 호황 국면에 진입하게 된다. 셋째, 완벽한 체질 개선을 이뤄낸 팹리스의 생존력이다. 레거시 사업을 과감히 도려내고 AI 데이터센터 중심의 고수익 포트폴리오를 완성한 마벨의 실행력은, 급변하는 기술 패권 전쟁에서 반도체 기업이 어떻게 진화해야 하는지를 명확히 보여준다.

마벨 테크놀로지는 엔비디아가 밝혀놓은 AI의 화려한 무대 뒤편에서, 거대 데이터센터의 혈관과 신경망을 놓으며 글로벌 테크 생태계를 조용히 지배해 나가고 있다. AI 시대의 진정한 승자를 가늠하고자 한다면, 칩과 칩 사이를 잇는 마벨의 광학 고속도로에 반드시 주목할 필요가 있다.


김대호 글로벌이코노믹 연구소장 tiger8280@g-enews.com