AI 데이터센터 붐, 반도체의 병목을 메모리·패키징·전력·냉각으로 옮기다

AI 인프라는 2026 집적회로(우시) 혁신발전 콘퍼런스의 핵심 의제였다. 연사들은 AI 반도체의 성장 기회가 단순히 가속기 칩 판매에만 있지 않다고 봤다. 데이터센터용 칩과 고대역폭 메모리(HBM), 첨단 패키징, 전력 공급, 열 관리가 함께 갖춰져야 AI 컴퓨팅 인프라가 실제로 늘어날 수 있다는 진단이다. 아래 수치는 정부의 확정 계획이 아니라 콘퍼런스에서 제시된 업계 전망과 경영진의 평가라는 점에 유의할 필요가 있다. 5

2028년까지 데이터센터 신설 투자 4조 달러 전망

펑리 SEMI China 사장은 2028년까지 전 세계에서 새로 구축되는 데이터센터 인프라 투자가 4조 달러를 넘을 수 있다고 말했다. 이 가운데 반도체 지출은 약 2조8,000억 달러로, 전체의 절반 이상을 차지할 것이라는 전망이다. 5

이는 AI 인프라를 볼 때 연산용 AI 가속기만으로는 부족하다는 뜻이다. 대규모 AI 시스템은 컴퓨팅 실리콘 외에도 메모리, 패키징, 칩 간 연결, 제조 장비, 전력 부품, 냉각 설비를 함께 필요로 한다.

글로벌 IC 시장, 1조 달러를 예상보다 일찍 넘었다는 평가

화훙 그레이스의 바이펑 회장 겸 총경리는 AI 수요 급증에 힘입어 세계 집적회로(IC) 산업 규모가 2026년에 1조 달러를 넘어섰다고 밝혔다. 업계에서 앞서 거론된 2030년 예상보다 약 4년 빠른 시점이라는 설명이다. 그는 2026년 시장 규모가 약 1조6,000억 달러에 이를 수 있다고 내다봤다. 5

이 전망은 전통적인 반도체 업황 회복보다 AI가 이끄는 구조적 확대에 가깝다는 해석으로 제시됐다. 다만 실제 시장 규모와 시점은 수요, 생산능력 증설, 기술·경제 환경에 따라 달라질 수 있는 경영진 전망이다.

HBM은 급성장하지만 공급은 여전히 부족

AI용 메모리의 핵심인 HBM은 가장 뚜렷한 병목 가운데 하나로 지목됐다. 펑리 사장은 2026년 세계 HBM 시장이 약 60% 성장해 546억 달러에 달하고, 전체 DRAM 시장에서 차지하는 비중도 40%에 근접할 것으로 예상했다. 5

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이 신규 및 전환 가능한 생산능력의 70%를 HBM에 배정하고 있음에도, 공급 부족률은 **50~60%**에 이른다는 설명도 나왔다. 5 AI 컴퓨팅 설비를 늘리려면 프로세서 확보뿐 아니라 이를 뒷받침할 메모리와 패키징 생산능력도 확보해야 한다는 의미다.

첨단 패키징·전력·냉각이 다음 경쟁의 중심인 이유

중국과학원 미세전자연구소의 차오리창 부소장은 무어의 법칙 이후에도 시스템 성능을 끌어올릴 방법으로 첨단 패키징을 제시했다. 그에 따르면 하이브리드 본딩은 기존 패키징의 제곱밀리미터당 수십 개 수준인 입출력(I/O) 연결 밀도를 100만 개 이상으로 높일 가능성이 있다. 5

차오 부소장은 평면형 3단 전력 공급 구조에서 수직형 2단 구조로의 전환 가능성도 언급했다. 칩 전력 소모가 커질수록 열 관리 역시 한층 강력해져야 하며, 콘퍼런스에서는 엔비디아가 이미 2상 액침 냉각을 도입하고 있다는 사례가 거론됐다. 5

결국 AI 성능은 개별 칩의 연산 능력만이 아니라 칩·메모리·전력·열을 하나의 시스템으로 얼마나 효율적으로 다룰 수 있는지에 의해 점점 더 제한받고 있다는 것이 핵심이다.

중국의 장비 경쟁력과 제조 확대 구상

콘퍼런스에서는 중국 반도체 장비 기업의 위상도 부각됐다. 펑리 사장은 2025년 세계 반도체 장비 기업 톱10 순위에서 나우라가 5위, AMEC가 8위에 올랐다고 말했다. 5

바이펑 회장은 20172025년 중국 반도체 장비 산업의 연평균 성장률이 57%로, 세계 평균인 26%를 웃돌았다고 밝혔다. 향후 중국 내 장비 시장 성장률도 세계 평균의 23배가 될 수 있다고 예상했다. 5 별도로 펑리 사장은 SEMI 전망을 인용해 중국의 주류 반도체 제조능력 비중이 2028년 **42%**에 이를 수 있다고 전했다. 7

이는 반도체 제조의 모든 단계에서 자급이 이뤄졌다는 뜻은 아니다. 다만 장비·제조·패키징을 아우르는 공급망 역량 구축이 이번 콘퍼런스의 주요 메시지였음을 보여준다.

장쑤성과 우시의 공급망 대응

장쑤성은 기업·대학·연구기관·공공 기술 플랫폼을 순환 의장 체계로 잇는 IC 산업 연합을 출범시켰다. 또 첨단 공정 소재 중점 실험실을 가동하고, 고밀도 광·전 미세시스템 통합 및 첨단 기판, AI 컴퓨팅 전력용 IC를 각각 다루는 연구실 추진도 시작했다. 49

행사에서는 첨단 패키징, RF, 고급 검사, AI 컴퓨팅, 고속 인터커넥트 분야의 장쑤성 기술·제품 5종도 공개됐다. 여기에는 우시 화톈/SHJC의 2.5D·3D 첨단 패키징 연구개발 플랫폼, 실리콘 기반 질화갈륨 RF 칩, 고해상도 전자빔 결함 검사 장비, AI 컴퓨팅 플랫폼, 인터커넥트 칩이 포함됐다. 510

우시는 장쑤성 주요 웨이퍼 제조사의 약 70%가 이곳에 있으며, 월 생산능력이 8인치 웨이퍼 환산 기준 100만 장을 넘는다고 밝혔다. 2025년 IC 산업 생산액은 2,800억 위안 이상이었고, 글로벌 IC 산업 경쟁력 종합 평가에서 중국 본토 도시 중 3위를 기록했다고도 전했다. 47

푸단 마이크로일렉트로닉스의 FPGA 에이전트 계획

푸단 마이크로일렉트로닉스의 장웨이 회장 겸 총경리는 AI 에이전트와 FPGA의 협업이 FPGA 개발 방식을 크게 바꿀 수 있다고 주장했다. FPGA는 회로를 재구성할 수 있는 반도체로, 이 회사는 AI 에이전트를 활용하면 제품 반복 주기가 수개월에서 수주, 나아가 수일 단위로 단축될 수 있다고 봤다. 개발과 검증을 더 긴밀하게 연결하는 것이 목표다. 57

회사는 fmfpga agent FPGA 개발 플랫폼의 체험 접근을 9월에 공개할 계획이라고 밝혔다. 5 AI가 반도체 수요를 끌어올리는 데 그치지 않고, 반도체 설계와 검증 속도를 높이는 도구로도 자리 잡을 수 있다는 점을 보여주는 사례다.

핵심은 ‘더 많은 칩’이 아니라 시스템 실행력

우시 콘퍼런스가 전한 메시지는 AI가 칩 판매량만 늘린다는 데 있지 않다. AI 인프라 확대는 메모리, 패키징, 전력, 냉각, 장비, 설계 생산성이라는 시스템 차원의 제약을 반도체 산업의 우선순위로 끌어올리고 있다. 4조 달러 인프라 투자 전망과 1조6,000억 달러 IC 시장 전망은 2028년까지의 기대 규모를 보여준다. 그러나 HBM 공급 부족은 수요만큼이나 생산과 공급망의 실행 능력이 중요하다는 점을 드러낸다. 5