20년 동맹, HBM 넘어 파운드리까지…삼성ㆍAMD ‘AI 설계-제조 연합’

GPU-메모리 공동 최적화로 진화…AI 반도체 구조 자체 바꾼다
리사 수 “삼성은 훌륭한 파트너”…HBM·차세대 메모리 협력 강조

▲18일 리사 수 AMD CEO가 평택 팹 내 마련된 시창 투어 라인에서 설비들을 둘러보고 있다. (사진=삼성전자)

삼성전자와 미국 인공지능(AI) 반도체 기업 AMD의 협력이 단순 공급 관계를 넘어 ‘AI 반도체 공동 설계·제조 동맹’으로 진화하고 있다. 메모리 중심 협력에서 파운드리까지 확장되며 AI 반도체 생태계 전반을 묶는 구조로 재편되는 흐름이다. 양사는 18일 차세대 AI 메모리·컴퓨팅 기술 협력 확대를 위한 업무협약(MOU)을 체결하며 협력의 범위를 한 단계 끌어올렸다는 평가를 받는다.

삼성전자와 AMD의 협력은 2007년 삼성 그래픽 메모리가 AMD 그래픽처리장치(GPU)에 탑재되며 시작됐다. 이후 그래픽, 모바일, 데이터센터로 확장되며 약 20년간 기술 협력이 이어졌다. 특히 GPU 성능을 좌우하는 메모리 대역폭 경쟁에서 삼성의 고속 메모리는 AMD 플랫폼 경쟁력의 핵심 축으로 자리 잡았다.

2019년 체결된 그래픽 지식재산(IP) 파트너십은 협력의 전환점이었다. AMD의 라데온 그래픽 아키텍처가 삼성 엑시노스에 적용되며 모바일에서도 고성능 연산 기반이 구축됐다. 이후 협력은 AI 시대 핵심 부품인 고대역폭메모리(HBM)로 확대됐다.

현재 삼성전자는 AMD AI 가속기의 핵심 메모리 파트너다. HBM3E 12단 제품이 AMD MI350X, MI355X에 적용되며 AI 연산 성능을 뒷받침하고 있다. 이번 협력을 통해 차세대 HBM4까지 연계되면서 양사 관계는 ‘핵심 공급사’ 수준을 넘어 공동 생태계 구축 단계로 진입했다.

리사 수 AMD 최고경영자(CEO)도 삼성과의 협력 중요성을 지속적으로 강조해 왔다. 그는 2024년 컴퓨텍스 기자간담회에서 “삼성은 다방면에서 우리에게 훌륭한 파트너”라며 “HBM 분야에서 협력하고 있다는 것이 매우 기쁘고 앞으로 양사가 이뤄낼 성과가 기대된다”고 밝혔다.

▲18일 삼성전자의 최첨단 반도체 생산지인 평택 팹에서 전영현 삼성전자 DS부문장(왼쪽)과 리사 수 AMD 최고경영자(CEO)가 업무협약(MOU)을 체결한 뒤 기념촬영을 하고 있다. (사진=삼성전자)

AI 반도체 경쟁 구도 역시 바뀌고 있다. 과거에는 GPU 단일 성능이 핵심이었다면 이제는 GPU와 메모리 간 ‘공동 설계 최적화’가 성능을 좌우하는 구조다. AI 모델이 커질수록 데이터 이동 병목이 커지면서 메모리 구조 자체가 연산 성능의 핵심 변수로 떠올랐다.

이 때문에 메모리 기업과 GPU 설계 기업 간 협력은 필수로 자리 잡고 있다. 삼성과 AMD 협력은 이러한 산업 구조 변화를 대표하는 사례다. HBM4 협력은 단순 공급이 아니라 차세대 AI 가속기 플랫폼 설계 단계부터의 연계를 의미한다.

삼성전자의 경쟁력은 ‘통합 구조’에 있다. 메모리와 파운드리를 동시에 보유한 종합 반도체 기업이라는 점이 AI 시대에서 차별화 요소로 작용한다. 대표 사례가 HBM4다. 1c D램과 4나노 로직 공정 기반 베이스다이를 결합한 구조로 메모리와 로직 기술을 동시에 최적화했다.

삼성 파운드리의 역할도 커지고 있다. 2나노 GAA 공정은 전류 제어 성능을 높여 동일 전력 대비 연산 성능을 끌어올릴 수 있는 차세대 기술이다. AI 반도체의 핵심 변수인 전력 효율과 성능을 동시에 개선할 수 있다는 점에서 의미가 크다.

업계에서는 삼성과 AMD 협력이 향후 파운드리까지 연결될 경우 엔비디아 중심의 AI 생태계에 대응하는 대안 축으로 작용할 가능성이 제기된다. 업계 관계자는 “이번 동맹은 ‘메모리 공급 확대’가 아니라 ‘AI 반도체 설계·제조 통합’으로의 전환을 의미한다”며 “삼성전자가 AI 반도체 시장에서 단순 부품 공급자를 넘어 플랫폼 사업자로 이동하고 있다는 신호로 해석된다”고 말했다.