AI 투자, '연산'에서 '연결'로…ASIC·광학 확산에 전공정 228조 폭발

인공지능(AI) 데이터센터 투자 중심축이 엔비디아 그래픽처리장치(GPU) 중심 구조에서 맞춤형 주문형반도체(ASIC), 광학 부품, 리타이머를 포함한 인프라 전반으로 확산하고 있다. AI 사이클의 핵심 추진력이 연산에서 연결과 전송 효율로 이동하면서 글로벌 전공정 반도체 장비 시장 전망치도 일제히 올랐다.
금융매체 247월스트리트가 지난 11일(현지시각) 보도한 내용을 보면 마벨 테크놀로지와 아스테라 랩스는 대형 클라우드 기업의 주문 증가로 올해 들어 연초 대비 주가가 각각 187%, 151% 급등했다.

중국 중신건투증권이 12일 발표한 연구보고서에 따르면 세계반도체장비재료협회(SEMI)는 2026년 글로벌 전공정 장비 시장 성장률 전망치를 기존 16.5%에서 23.5%로 대폭 상향 조정했다. 중신건투증권이 공개한 자료를 보면 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등 메모리 3사의 2026년 합산 자본지출은 2025년 대비 16% 늘어난 535억 달러(약 80조 3570억 원)에 이를 것으로 전망된다.

247월스트리트의 이날 분석에 따르면 암 홀딩스는 빅테크 기업들의 자체 AI 칩 설계 수요 증가에 힘입어 2026년 회계연도 4분기 데이터센터 로열티 매출이 지난해 같은 기간보다 두 배 이상 증가하는 실적을 기록했다.

247월스트리트는 보도를 통해 AI 데이터센터 구축 바람이 숨은 승자들을 만들어 내고 있다고 진단했다. 대중이 GPU 종목에 몰두하는 사이 대형 클라우드 기업의 투자 자금은 무선주파수, 광학, 맞춤형 실리콘, 고속 인터페이스 리타이머로 이동하는 추세다.

기존 GPU 투자도 지속 증가하고 있지만 네트워크와 광학, ASIC 관련 설비투자 증가율이 이를 웃도는 흐름이 뚜렷하다. GPU가 수요를 창출했다면 소재·부품·장비(소부장) 공급망은 그 수요를 장기화시키는 구조 지지대 역할을 한다.

빅테크 기업들이 자체 칩 도입 비중을 늘리면서 파운드리 미세공정 생산능력 확대를 자극했고 이는 웨이퍼를 제조하는 전공정 장비 수요의 연쇄 증가로 이어졌다.

빅테크의 독자 칩 생태계가 확장되면서 설계 자산 분야의 성장도 두드러진다. 엔비디아 베라, 구글 액시온, 마이크로소프트 코발트 등 주요 빅테크의 독자 AI 칩 설계는 대부분 암 홀딩스 지식재산권을 기반으로 삼는다. 독자 칩 확산이 곧 인프라 생태계 전반의 기초체력 강화로 직결된다는 지적이 나오는 이유다.
네트워킹과 맞춤형 칩 설계 기업의 실적 성장도 가파르다. 마벨 테크놀로지는 광학 연결 지식재산권을 적극 흡수하며 AI 클러스터 내부 연결망 시장을 장악했다. 마벨 테크놀로지의 2027년 회계연도 1분기 데이터센터 부문 매출은 18억 3000만 달러(약 2조 7400억 원)로 지난해 같은 기간보다 27% 증가했다. 맷 머피 마벨 테크놀로지 최고경영자는 AI 관련 주문이 예상을 뛰어넘어 오는 2년 동안 매출 전망치를 상향 조정한다고 밝혔다.

고속 데이터 전송을 가능케 하는 고속 인터페이스 6세대 리타이머 선두 주자인 아스테라 랩스 역시 2026년 1분기 매출이 지난해 같은 기간보다 93.4% 폭증한 3억 836만 달러(약 4631억 원)를 기록하며 시장 기대를 웃돌았다.


중국 중신건투증권이 12일 발표한 연구보고서를 보면 이러한 투자 다변화는 반도체 장비와 핵심 부품 공급망 전반의 구조 향상으로 이어지고 있다.
세계반도체장비재료협회는 2026년 글로벌 전공정 반도체 장비 시장 성장률 전망치를 기존 16.5%에서 23.5%로 대폭 올렸다. 전체 시장 규모는 1522억 달러(약 228조 6044억 원)에 이를 것으로 보인다. 올해 1분기 글로벌 장비 출하액은 이미 365억 5000만 달러(약 54조 8981억 원)를 기록하며 단일 분기 기준 사상 최대치를 갈아치웠다.

고대역폭메모리(HBM)와 첨단 패키징 공정의 확대로 전공정뿐 아니라 후공정과 테스트 장비 투자가 동시에 일어나는 흐름이 관측된다. HBM은 전공정 미세화뿐 아니라 관통전극과 첨단 패키징 공정을 동시에 요구하기 때문에 메모리 제조사들의 생산능력 증설 경쟁을 한층 더 촉발한다. AI 서버는 일반 서버와 비교해 디램 탑재량이 최소 수 배 이상 많고 고성능 HBM 배합 변화가 필수 요건으로 꼽힌다.

마이크론의 2026년 자본지출 계획은 지난해보다 70.3% 늘어난 270억 달러(약 40조 5540억 원)다. 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등 메모리 3사의 2026년 합산 자본지출은 총 535억 달러(약 80조 3570억 원)로 추산된다. 이는 지난해와 비교해 16% 증가한 수치다.

대규모 자금 투입은 반도체 장비 내부 부품 가격을 끌어올리고 있다. 해외 공급사의 조달 기간이 늘어나면서 밸브, 배관, 세라믹 부품, 무선주파수 전원 공급 장치, 가스 박스 등 필수 부품 전반에서 가격 결정권이 공급사로 이동하는 현상이 나타났다.


투자 지형 변화가 가속하는 가운데 점검해야 할 한계 요인도 뚜렷하다. 핵심 인프라 기업들의 가치평가는 과거 평균을 크게 웃돈다. 암 홀딩스의 12개월 선행 주가수익비율은 137배 수준까지 상승했다. AI 투자 확산 흐름 속에서도 단기 매출성장률이 주춤할 경우 주가수익비율이 압축되는 멀티플 저하 위험이 존재한다.

올해 신규 상장한 웨이퍼 스케일 연산 기업 세레브라스 시스템즈는 오픈AI와 200억 달러(약 30조 원) 규모의 추론 컴퓨팅 계약을 맺었으나 초기 수익성 저하 우려로 상장 이후 주가가 30%가량 밀리기도 했다. 빅테크의 자체 칩 투자가 기대만큼의 가동률을 보여주지 못한다면 인프라 전반의 투자 속도 조절로 이어질 수 있다.

장비 부품 공급망의 조달 지연이 전례 없는 수준으로 길어진 점도 하반기 실적의 변수다. 주요 장비사의 공급망 병목은 단기 매출 인식 지연을 유발할 수 있으나 수요 자체의 훼손이 아닌 이연이라는 점에서 글로벌 소부장 기업들의 수주 잔고 질을 높이는 완충 요인으로 작용하고 있다.


AI 투자 사이클의 지속 여부를 판단하기 위해서는 마벨 테크놀로지와 아스테라 랩스 등 연결성 기업들의 분기별 데이터센터 부문 매출액 추이와 빅테크 기업들의 지침 대비 실제 자본지출 집행률 괴리를 지속해서 추적해야 한다.

전 세계 반도체 공급망 흐름은 단기 주기성 거래를 넘어선 다년도 구조 전환 국면에 진입했다. 주요 기업들의 실적 발표 주기마다 장비 구성품 단가 추이와 수주잔고 변화를 면밀히 점검하는 전략이 필요하다. AI 투자 사이클 성패는 더 이상 개별 칩의 단순 연산 성능이 아니라 폭발하는 데이터를 얼마나 병목 없이 이동시키느냐에 달렸다는 평가가 지배적이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com