안녕하세요. 지금 전세계가 우크라이나-러시아 전쟁에 이어, 이스라엘-이란 전쟁 중에 있고, 실제 전쟁 외에 경제, 산업, 비즈니스 분야에서는 AI 전쟁이 한창이라고 할 수 있습니다. AI 전쟁의 한가운데 있는, 전쟁 중의 전쟁이라고 할 수 있는 것이 바로 AI 반도체 확보 전쟁입니다. AI 반도체 확보와 국산화는 AI 산업, 반도체 산업 모두에 중요한 만큼, 새 정부의 산업 정책에서도 매우 중요한 비중을 차지할 수 밖에 없을 것으로 예상됩니다. 이번에는 그 간의 AI 반도체 국산화 정책들을 정리해 보고, 이에 따른 팹리스 파운드리 업종 투자 전략을 정비하는 시간을 가져 보겠습니다.
AI 반도체 국산화 정책의 진화: 배경과 주요 변화
1) 글로벌 공급망 불안과 기술 주권 강화
2020년대 들어 미·중 기술 경쟁이 심화되면서 AI 반도체 공급망의 불안정성이 만천하에 드러났습니다. 특히 고성능 GPU·AI 가속기 시장은 미국 기업이 독점하다시피 했고, 중국은 자체 개발에 사활을 걸면서 무역 제재·수출 규제로 부딪혔습니다. 이러한 글로벌 환경 변화는 한국 정부에도 “반도체 핵심 기술 자립” 의제를 강하게 부여했습니다.
2022년 말, 산업통상자원부는 ‘K-반도체 전략’을 발표하고, AI 반도체 국산화를 1차 목표로 설정했습니다. 2023년부터 SK하이닉스·삼성전자 등 대기업과 팹리스·IP(지적재산권) 스타트업에 대한 R&D 지원 예산을 연간 1조 원 이상으로 대폭 확대했습니다.
이처럼 기술 주권 확보를 위한 국산화 정책은 반도체 생태계 전반에 걸쳐 빠르게 확산하며, 단순 제조 지원을 넘어 설계(팹리스)·소프트웨어(툴체인)·패키징(패키저블 인텔리전스) 등 밸류체인 전 단계로 확대되고 있습니다.
2) 주요 정책 수단과 인센티브
한국 정부는 AI 반도체 국산화를 위해 크게 세 가지 축의 정책 수단을 운용하고 있습니다.
R&D 보조금·세액공제
- 대기업 R&D 특별 전용 예산: AI 가속기·신경망처리장치(NPU) 개발에 연간 5,000억 원 지원
- 팹리스·IP 스타트업 세액공제: 연구개발 인건비·장비 투자금액의 25% 세액공제 혜택
설계·생산 인프라 구축
- 국가 AI반도체설계지원센터 신설: 시뮬레이션·검증·패키징 등 종합 지원
- 풀스택 팹리스 지원 펀드: 최대 300억 원 규모의 전주기(설계→시제품→양산) 투자
해외 협력 확대
- 미·EU·일본 선진 기업과 기술 제휴: 저극자외선(EUV) 노광 장비 국산화 공동연구
- 글로벌 팹리스 얼라이언스 가입: 해외 팹(파운드리) 물량 확보 및 공동 R&D
이러한 정책·인센티브는 민간 기업의 기술 개발 속도를 크게 가속화하고, 국내 팹리스·파운드리 생태계의 다변화를 촉진합니다. 특히 중견 팹리스 기업이 대기업 공급망에 안정적으로 진입할 수 있는 길이 열렸으며, 팩토리리스(공장 없는) 기업 모델이 확산되는 기반이 마련되었습니다.
3) 국산화 정책이 남긴 성과
- 국내 AI 가속기 상용화 사례: 2024년 말 SK하이닉스가 세계 최초로 개발한 7nm급 NPU 칩 ‘HDS-K1’ 양산 돌입
- 팹리스 스타트업 급증: 2021년 약 50곳이던 AI 팹리스 기업이 2024년 200곳 이상으로 4배 성장
- 해외 수출 확대: 국내 AI 반도체 수출액이 2023년 1조 원에서 2024년 1조 8,000억 원으로 약 80% 증가
이처럼 국산화 정책은 단기간 내 가시적 성과를 냈으며, 향후 5년 내 글로벌 AI 반도체 시장에서 10% 점유율 달성도 노려볼 만한 수치로 평가됩니다.
4) 이재명 정부의 AI 반도체정책 관련
- 100조 국민펀드’ 조성 계획 : 정부·민간·연기금 등이 참여하는 100조 원 규모의 국민펀드에 AI·반도체가 포함되어, 대규모 투자 기반을 마련한다는 언론 보도가 있었습니다
- AI 스타트업 육성 및 대기업 협력 확대 : 이재명 정부가 AI·반도체 스타트업에 대한 세제 지원과 대기업 협력 강화를 통해 생태계 전반의 경쟁력을 높일 방침으로 알려졌습니다.
팹리스 산업 현황과 투자 전망
1) 팹리스 산업의 경쟁력 요소
팹리스(Fabless) 기업은 반도체 생산 설비 없이 설계·개발에만 집중하는 비즈니스 모델로, 초기 투자 비용이 상대적으로 낮고 기술 혁신의 속도를 빠르게 유지할 수 있습니다. 팹리스 경쟁력을 좌우하는 주요 요소는 다음과 같습니다.
- 설계 역량(Design Capability): AI 모델 최적화를 위한 RTL(Register Transfer Level) 설계와 신경망 가속기 아키텍처 설계 능력
- IP 확보 전략: 메모리 컨트롤러·인터페이스(PCIe, CXL)·AI 코어 IP 라이선스 확보 및 자체 IP 개발
- 칩 검증·테스트: 포괄적 검증 환경(E Verification) 구축과 파운드리 DFT(Design for Testability) 협업
- 글로벌 파운드리 파트너십: TSMC·삼성·UMC·GlobalFoundries 등과의 양산 계약 체결
이 중 설계 역량과 IP 확보는 팹리스 기업의 차별화 요소로, 장기적인 경쟁력을 결정짓습니다. 특히 AI 가속기 시장에서는 AI 워크로드 특화 설계 경험과 대규모 신경망 연산을 효율적으로 처리할 수 있는 메모리·인터커넥트 최적화 기술이 관건입니다.
2) 유망 팹리스 기업 및 섹터별 투자 포인트
- AI 가속기 팹리스
투자 포인트: 대규모 언어 모델(LLM)·컴퓨터 비전·자율주행용 워크로드 맞춤형 NPU 설계 역량 - 통신·네트워킹 팹리스
투자 포인트: 5G·6G 네트워크용 베이스밴드·RF 트랜시버 설계와 CXL 메모리 확장 기술 - 고성능 컴퓨팅(HPC) 팹리스
투자 포인트: 슈퍼컴퓨터·데이터센터 워크로드 가속화 특화 칩 설계
이처럼 팹리스 섹터 내에서도 분야별로 기술 난이도와 시장 규모가 다르므로, 투자 시 해당 분야의 성장 전망과 기업의 기술 로드맵을 면밀히 검토해야 합니다.
3) 팹리스 투자 시 유의할 점
- 파운드리 생산 물량 확보 리스크: 글로벌 파운드리 공급 부족 상황에서 생산 스케줄 지연 또는 단가 상승
- 고객사 의존도: 특정 대형 클라우드·AI 서비스 기업 주문 물량에 과도하게 의존할 경우 매출 변동성 확대
- 기술 개발 주기: 반도체 설계·검증 주기가 길어 단기 성과 대비 장기 관점의 인내가 필요
이러한 리스크를 최소화하기 위해 팹리스 기업은 다수의 파운드리 파트너를 확보하고, 고객사 포트폴리오 다변화, 자체 IP 축적을 통해 기술·사업적 독립성을 확보해야 합니다.
파운드리 산업 성장 전략과 투자 기회
1) 국내 파운드리 경쟁력 강화 방안
파운드리(Foundry)는 반도체 위탁생산을 담당하는 비즈니스 모델로, 제조 공정을 혁신해 고객 팹리스·IDM(통합반도체기업)에 차별화된 가치를 제공합니다. 국내 파운드리가 글로벌 시장에서 경쟁력을 높이기 위해 중점 추진하는 전략은 다음과 같습니다.
미세공정 전환 가속
- EUV(극자외선) 노광 장비 적용 확대: 5nm 이하 공정 확대를 위한 설비 투자
- GAA(Gate-All-Around)·NSFET 공정 개발: 차세대 트랜지스터 구조 상용화
패키징·첨단 테스트 강화
- 2.5D·3D 적층 패키징(PoP, HBM 결합) 기술 개발
- 칩렛(Chiplet) 기반 모듈화 서비스 확대
친환경 스마트 팩토리 전환
- 에너지 사용량 최소화·폐수·폐기물 저감 설비 투자
- 스마트 팩토리 전 공정 자동화 및 AI 품질검사 도입
2) 파운드리 투자 유망 분야
- 컨트랙트 제조 확대: 팹리스 주문량 급증에 대응한 신규 팹(공장) 증설 및 여유 생산 라인 확보 기업
- 첨단 패키징 서비스: 칩렛·3D 스택·플립칩 패키징 전문 기업
- 장비·재료 공급사: EUV 포토레지스트·고순도 화학재료·첨단 장비(노광·식각·세정) 제조 기업
특히 첨단 패키징 서비스는 팹 공정 완성도와 관계없이 모듈 단위로 기능을 확장할 수 있어, 팹리스 수요가 빠르게 늘어나는 분야입니다. 패키징 전문 기업이 수혜를 크게 받을 것으로 예상됩니다.
3) 글로벌 시장 동향과 전망
- 아시아·미국 주도권 경합 : 미국의 ‘CHIPS and Science Act’, EU의 ‘IPCEI’(중요 프로젝트 공동투자) 등 각국 지원 정책이 팽팽히 맞서고 있어, 국내 파운드리도 지속적 R&D·설비 투자가 필요합니다.
- 수요 산업의 확대 : AI 데이터센터·자율주행·IoT·5G 기지국 등 미래 산업 수요가 연평균 15% 이상 확대될 것으로 관측됩니다.
- M&A·전략적 제휴 : 파운드리 기술력 보강을 위한 글로벌 M&A, 전략적 제휴가 활발해질 전망으로, 국내 중견 장비사·재료사에도 기회가 열립니다.
이처럼 파운드리 산업은 반도체 생태계의 허리 역할을 하며, 팹리스·IDM과 긴밀한 협업 속에서 안정적 수익 성장과 기술 고도화를 동시에 추구하는 투자처입니다.
결론: AI 반도체 생태계에 숨겨진 투자 키워드
AI 반도체 국산화 정책은 팹리스·파운드리 생태계 전반에 걸쳐 기술 개발 속도를 높이고, 투자 기회를 창출하고 있습니다. 팹리스, 파운드리 업체에 대한 투자를 여부와 수준을 결정할 경우, 아래와 같은 기준을 참고할 필요가 있습니다.
- 팹리스 영역에서는 AI 가속기·통신용 RFIC·HPC 칩 설계 역량을 갖춘 기업
- 파운드리 영역에서는 미세공정 전환·첨단 패키징·친환경 스마트 팩토리 전략을 선도하는 기업
- 장비·재료 영역에서는 EUV·GAA 공정용 소재와 장비를 공급하는 기업
이 세 축을 균형 있게 살펴보고, 정책 변화에 따른 인센티브와 글로벌 시장 수요를 면밀히 분석한다면, 향후 5년 내 유의미한 성과를 기대할 수 있습니다. AI 반도체 확보를 위한 정책과 시장 흐름을 보면서, 전략적 포트폴리오 구성을 통해 투자 기회를 잡아 보시기 바랍니다.