AI 반도체, 혁신의 전장—‘공정’이 미래를 가른다

세미콘코리아 2026이 막을 내렸다. 차세대 산업 패러다임을 좌우할 AI 반도체 시장에서, 국내외 주요 반도체 기업들의 초점은 이제 텍스트보다 ‘공정(工程) 혁신’으로 완전히 이동했다. 삼성전자, SK하이닉스, 글로벌 파운드리 등 핵심 업체들은 극미세 공정, 신규 소재 도입, 생산 자동화, 공급망 내재화라는 키워드를 사실상 1순위로 내걸었다. AI 연산량 폭증과 응답속도가 생존의 척도로 대두된 2026년, AI 반도체 도입은 더 이상 R&D 과시용 슬로건이 아니라 제조와 투자의 최전선 테이블이다.

AI 연산을 위한 반도체의 수요는 이미 기존 모바일·서버용 설계를 넘어, 초거대 AI 모델용 ASIC, 차세대 HBM(고대역폭 메모리), 패키징 통합 실리콘 등 복합화되고 있다. 주요 메모리 업체들은 각자 HBM4 장악전을 준비하고 있다. SK하이닉스는 12단 적층 설계를, 삼성전자는 독자적 TSV(실리콘 관통 전극) 공정 고도화를 강조하고 있다. 미국과 유럽계 IDM, 파운드리사는 기존 5나노 이하 극미세 공정 수율을 끌어올리고, 친환경 신소재 적용 등 ‘생성 AI 전용화’ 전략으로 응수한다. 전 세계적 수요에 비해 장비·소재 공급망 문제, 전력·인력·첨단 인프라 확보 문제 등 해결해야 할 과제도 산적하다. 이번 전시회에서 각 기업 전략과 정책 당국 간 ‘이익 공유’ 방안 논의 역시 이어졌다.

문제의 본령은 AI 반도체가 요구하는 고성능·저전력·고집적 세 가지 축에 맞는 설계혁신이 아니라, 그 설계가 ‘얼마나 경제적으로 대량 양산 가능한가’에 모아진다. 무한경쟁 격전지로 자리 잡은 프로세스·메모리·패키징 선단공정(10nm 이하) 시장에서, 기술 리더십의 핵심은 특허·노하우에 그치지 않는다. 제작단가와 양산수율을 경쟁사 대비 얼마나 효과적으로 제어하는가, 즉 ‘공정 내재화와 자동화’가 앞으로 5년 모든 반도체 기업의 존속 여부를 결정할 관건이 되고 있다. 디지털화된 팹 환경에서 AI·로봇 공정을 얼마나 유연하게 결합하는지, 끊임없는 현장 빅데이터로 결함 예측·제어 연결고리를 실시간 구축하는지가 단가 절감 및 품질경쟁력의 근간으로 재해석되고 있다.

특히 삼성전자는 ‘AI 팩토리’ 도입을 통해 제조 현장에 자사 자체 AI모델을 적용해 품질예측·불량감소 실적을 공개했다. SK하이닉스는 공정 자동화와 에너지 효율을 동시에 높이는 친환경 배치 운영 ‘그린 반도체’ 전략을 최초로 공개했다. 경쟁사인 TSMC, 인텔 등 역시 EUV(극자외선) 기존 공정에서 AI 모델을 통한 수율·설비최적화에 투자를 확장 중이다. 여기엔 장비-소재 공급망 안전성, 현지화 전략, 소재국산화 성공 여부 등도 동전의 양면처럼 작동한다. 글로벌 인재 리더십 유치전 및 대규모 연구개발 기금 확대 역시 내년까지 한층 치열해질 전망이다.

국내 입장에선 미국 IRA·FAB법 등 반도체 산업보호주의가 AI 반도체에서는 ‘현지 공정투자’ 압박으로 가속되고 있다. 지금까지는 설계(IP) 경쟁력이 강조됐지만, 향후 5년은 제조공정 노하우 내재화, 소재-장비 하위 벤더 역량 강화 없이는 생존 자체가 불투명하다. 정부도 세미콘코리아 폐막과 동시에 반도체 인력양성, 수도권-지방 균형 투자 등 전략 지원 방향을 새로 점검할 필요가 있다. 기업 기술자본뿐만 아니라 인프라, 친환경·스마트팹, 인적 네트워크 등 산업 전체의 ‘레버리지 전략’ 구상이 시급해졌다.

한편 AI 반도체는 제조업뿐 아니라, IT서비스, 자동차 전장, 데이터센터 운영 등 한국 경제 전체의 디지털 혁신 동력과 직결된다. 속도·품질·비용 리더십 삼박자가 최상위 트렌드를 좌우하는 시대, AI 연산용 반도체의 경쟁은 단순히 제품을 넘어서 ‘공정 혁신’에서 판가름난다. 2026년 세미콘코리아가 이 변곡점의 서막이 된 셈이다. 기업과 정책당국 모두 앞으로 5년, 공정경쟁력 가속화와 공급망 내재화에 집중하지 않으면, AI 패권경쟁의 무대에서 결정적으로 소외될 수 있다.

— 서하준 ([email protected])