[김다경의 전자사전] GPU 독주 흔든 구글 TPU…빅테크 AI 칩 선택지 변화 '마중물'

[이코노믹데일리] ※전자사전은 복잡하고 어렵게만 느껴지는 '전자'분야의 최신 기술과 산업 이슈를 쉽게 풀어드리는 코너입니다. 뉴스에선 자주 등장하지만 정작 이해하기 어려웠던 이야기들을 매주 하나의 핵심 주제로 선정해 딱딱한 전문 용어 대신 알기 쉬운 언어로 정리합니다. <편집자주>

엔비디아의 독주가 이어지던 인공지능(AI) 반도체 시장에서 구글이 던진 승부수가 큰 파장을 일으키고 있다. 구글의 자체 AI 칩 텐서처리장치(TPU)를 사용한 새 AI 모델 제미나이3가 호평을 받으며 성능을 입증했다. 다른 빅테크 AI 기업들도 TPU 사용을 검토하고 있는 것으로 알려져 AI 칩 선택지가 다양화되고 있다.
 
30일 업계에 따르면 구글은 자체 개발한 AI 가속기 텐서처리장치(TPU)를 앞세워 개발한 차세대 거대언어모델(LLM) 제미나이3과 이미지 생성·편집 도구 나노 바나나 프로를 선보였다. 메타·앤트로픽 같은 AI 대형 고객사들도 TPU를 테스트하고 일부 서비스에 도입하려는 움직임까지 나타나고 있다.
 
TPU(Tensor Processing Unit)는 구글이 2016년 처음 공개한 AI 및 딥러닝 전용 반도체 칩이다. AI 연산의 핵심인 행렬(Tensor) 연산을 고속·저전력으로 처리하기 위해 구글이 자체 설계한 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit, 주문형 반도체)다.
 
GPU는 다양한 분야에서 쓰이며 생태계와 개발 도구가 가장 탄탄한 반면 TPU는 구글 서비스 및 제미나이 모델에 최적화돼 특정 AI 작업에서 더 빠르고 전력 효율이 우수하다. 또한 상대적으로 가격이 낮고 공급도 안정적이라는 장점이 있다.
 
특히 GPU 공급 부족에 따라 TPU가 호평을 받으며 신뢰도가 상승한 상황이다. 이는 GPU가 아니어도 최고 수준의 AI 모델을 만들 수 있다는 새로운 가능성을 제시하는 것으로 엔비디아가 독점해 온 시장에 선택지를 제공한 셈이다.

김록호 하나증권 연구원은 “메타가 TPU를 검토한다는 건 추론을 넘어 훈련용 칩 선택지에도 변화가 생기고 있다는 의미”라며 “엔비디아가 장악해 온 훈련 시장에서 점유율 균열 가능성이 현실화된 것으로 볼 수 있다”고 설명했다.
 
또한 GPU든 TPU든 공통적으로 HBM·GDDR·LPDDR 등 고대역폭 메모리를 대량으로 사용하고 있어 국내 메모리 반도체 업계에 수혜가 될 것이라는 반응이다. 삼성전자·SK하이닉스는 이 시장 점유율 70% 이상을 차지하고 있다.
 
SK하이닉스는 이미 2026년까지 HBM 물량이 사실상 완판 상태이며 TPU 수요가 커지면 남는 신규 물량을 삼성전자가 가져갈 가능성이 높아진다. TPU를 실제 생산하는 곳은 브로드컴·TSMC 등이다. 다만 TSMC가 이미 풀가동 상태로 알려져 있어 삼성 파운드리로 일부 주문이 이동할 가능성이 거론된다.
 
김 연구원은 “TPU든 GPU든 HBM 의존도는 계속 높아지고 있어 전체 수요는 우상향할 것”이며 “다만 엔비디아와 SK하이닉스가 누렸던 프리미엄이 새로운 경쟁 구도에서 조정될 가능성은 염두에 둘 필요가 있다”고 분석했다.