개미들 GPU만 볼 때 CPU 몸값 15% 뛰었다... 삼성·SK 'HBM 전략'에 미칠 영향은

인공지능(AI) 데이터센터의 설계 공식이 송두리째 바뀌고 있다. 단순히 명령을 수행하던 생성형 AI를 넘어, 스스로 판단하고 행동하는 '에이전트 AI(Agentic AI)' 시대가 열리면서 그동안 그래픽처리장치(GPU)에 밀려 조연에 머물렀던 중앙처리장치(CPU)의 몸값이 치솟고 있다.

시장조사업체 트렌드포스는 지난 14일(현지시각) 보고서를 통해 "에이전트 AI의 확산이 CPU와 GPU의 구성 비율을 구조적으로 바꾸고 있다"며 "공급 부족 현상이 심화하면서 인텔과 AMD 등 주요 기업들이 가격 인상에 나섰다"고 분석했다. 특히 지난달 엔비디아가 독자 CPU인 '베라(Vera)'를 출시하고, 설계 자산(IP) 기업 암(Arm)이 35년 만에 직접 CPU 제품인 '암 AGI CPU'를 선보인 것은 이러한 시장 변화를 상징하는 사건으로 풀이된다.


그동안 AI 데이터센터에서 CPU는 메모리 데이터를 GPU로 전달하는 통로 역할에 그쳤다. 이로 인해 CPU 1개당 GPU 4~8개가 붙는 설계가 일반적이었다. 하지만 에이전트 AI는 상황이 다르다.

에이전트 AI는 사용자의 요청을 분석해 하위 작업을 계획하고, 외부 도구를 호출하며, 결과물을 평가하는 등 복잡한 '오케스트레이션(조율)' 과정을 거친다. 이 모든 추론과 판단 과정은 병렬 연산에 특화된 GPU보다 순차적 논리 처리에 강한 CPU의 부하를 극도로 높인다.
암(Arm)의 분석에 따르면, 기존 AI 데이터센터는 기가와트(GW)당 약 3000만 개의 CPU 코어가 필요했지만, 에이전트 AI 시대에는 이보다 4배 많은 1억 2000만 개의 코어를 투입해야 한다. 트렌드포스는 "향후 CPU와 GPU의 비율이 1:1에서 1:2 수준까지 좁혀질 것"이라며 "CPU 수요가 폭발하면서 시장 주도권이 다시 재편되고 있다"고 진단했다.


시장 지배자인 인텔은 공정 기술 한계에 부딪혔다. 인텔은 최첨단 18A 공정을 적용한 차세대 제품 '제온 6+(클리어워터 포레스트)'와 '제온 7(다이아몬드 래피즈)'을 준비 중이나, 수율(결함 없는 합격품 비율) 문제로 양산 시점이 내년으로 밀릴 가능성이 제기된다.

반면 대만 TSMC의 2나노(nm) 공정을 활용하는 AMD는 공세적이다. 오는 2026년 출시 예정인 '에픽 베니스(EPYC Venice)'는 CPU가 동시에 처리할 수 있는 작업의 가닥이 최대 512쓰레드를 지원하며 인텔 점유율을 빠르게 잠식할 것으로 보인다. 여기에 아마존(AWS)의 '그라비톤 5', 구글의 '액시온 N4A' 등 빅테크들의 독자 CPU 설계 행보인 '탈(脫) x86' 기조도 거세다.

수요 폭증은 가격 인상으로 이어지고 있다. 인텔과 AMD는 하이퍼스케일러 수요 급증으로 2026년 서버 CPU 재고를 사실상 소진했으며, 최대 15%의 단가 인상을 검토 중이다. CPU가 단순 부품을 넘어 전기와 같은 '인프라 자산'으로 재평가받는 형국이다.

향후 시장의 향방을 가를 핵심 변수는 TSMC의 2나노 공정 수율이다. TSMC는 신주와 가오슝 팹을 동시 가동하며 공급망을 확보했으나, 웨이퍼당 단가가 3만 달러를 웃돌고 애플이 초기 물량 상당수를 선점한 점이 AMD와 엔비디아 등 후발 주자들에게 변수로 작용할 전망이다.

국내 산업계에서는 디자인하우스와 메모리 업계의 수혜 여부에 주목한다. 특히 구글과 마이크로소프트의 독자 칩 설계를 돕는 글로벌유니칩(GUC)처럼, 국내에서도 가온칩스와 에이직랜드의 역할이 커지고 있다. 에이직랜드는 최근 한 달 사이 약 355억 원 규모의 양산 계약을 체결했으며, 가온칩스는 삼성전자 2나노 기반 AI 가속기 수주 협업을 발표하며 기대감을 높이고 있다.

또한, 에이전트 AI가 CPU와 메모리 사이의 병목 현상을 해결하는 것이 핵심 과제로 떠오르면서, 삼성전자와 SK하이닉스의 고대역폭메모리(HBM) 기술력이 CPU 성능을 뒷받침하는 필수 요소로 더욱 강조될 것으로 보인다.

시장 참여자들은 앞으로 에이전트 AI 시대의 투자 지형도를 그리려면 다음 지표를 반드시 확인해야 한다.

첫째, CPU 단가 인상률이다. 인텔·AMD의 15% 가격 인상이 실제 클라우드 기업의 설비투자(CAPEX)에 미치는 영향을 지켜봐야 한다.

둘째, TSMC 2나노 할당량이다. 애플 외에 AMD·엔비디아가 확보할 물량이 공급 부족을 해소할 수준인지 여부를 파악할 수 있다.

셋째, 국내 디자인하우스 수주 실적이다. 에이직랜드·가온칩스의 신규 양산 계약 규모와 삼성전자 2나노 생태계 확장성을 파악할 지표다.

이번 CPU 수요의 폭발적 증가는 AI 연산 패러다임이 단순 '계산'에서 '판단'으로 옮겨가고 있음을 의미한다. 우리 기업들도 메모리 우위를 넘어 시스템 반도체와 첨단 패키징 분야의 협력 모델을 정교화해 AI 재편기의 승기를 잡아야 한다.

이번 CPU 수요의 폭발적 증가는 단순한 부품 교체를 넘어 AI 연산의 패러다임이 '계산'에서 '판단'으로 옮겨가고 있음을 의미한다. 우리 기업들도 메모리 반도체의 우위를 바탕으로 시스템 반도체와 패키징 분야에서의 협력 모델을 정교화해야 할 시점이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com