ASIC 시장에서 브로드컴(AVGO)이 주목받는 이유: SerDes 기술

1. 요약

브로드컴(Broadcom)이 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 시장에서 50% 이상의 점유율을 차지할 수 있었던 핵심 이유는 SerDes(Serializer/Deserializer) 기술 IP(Intellectual Property)의 강력한 경쟁력에 있습니다. SerDes는 고속 데이터 전송과 신호 무결성을 보장하며, ASIC 설계와 AI 데이터센터 구축에서 필수적인 역할을 합니다. 아래 글을 통해 SerDes 기술의 원리와 중요성, ASIC 및 AI 데이터센터 시장의 성장 전망, 브로드컴의 경쟁 우위와 성과, 그리고 엔비디아(NVIDIA)와의 경쟁 구도를 종합적으로 분석합니다.

 

2. SerDes란 무엇인가?

2.1 SerDes의 정의

 

Source: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/from-parallel-to-serial-and-back-again-understanding-serdes/

SerDes는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하고 다시 병렬화하는 기술로, 칩 간 또는 시스템 간 고속 데이터 전송을 가능하게 합니다. 이는 데이터센터, 통신 네트워크, AI 가속기 등 고성능 컴퓨팅 환경에서 필수적인 구성 요소입니다.

2.2 SerDes의 작동 원리

1. Serialize (송신 측): 병렬 데이터를 하나의 직렬 데이터 스트림으로 변환하여 전송합니다. 이를 통해 I/O 핀 수와 배선 복잡성을 줄입니다.
2. Deserialize (수신 측): 수신된 직렬 데이터를 다시 병렬화하여 원래 데이터로 복원합니다.
3. 신호 무결성 유지: 클럭 복구(Clock Data Recovery, CDR) 및 디지털 등화(Equalization) 기술을 통해 신호 왜곡과 손실을 보정합니다.

2.3 SerDes의 주요 장점

• 고속 데이터 전송: 초당 수십~수백 기가비트(Gbps)의 속도로 데이터를 전송.
• 배선 간소화: 병렬 전송 대비 I/O 핀 수를 대폭 줄여 설계 복잡성을 감소.
• 저전력 설계: 에너지 효율성을 극대화하여 데이터센터 운영 비용 절감.
• 신호 무결성 보장: 크로스토크(Crosstalk)와 같은 간섭을 최소화.

 

3. ASIC 설계 및 AI 데이터센터 구축에서 SerDes의 중요성

3.1 ASIC 설계에서 SerDes의 역할

ASIC은 특정 작업에 최적화된 맞춤형 반도체로, AI 및 데이터센터 환경에서 필수적입니다. SerDes는 ASIC 설계에서 다음과 같은 문제를 해결합니다:

• I/O 핀 감소: 병렬 데이터를 직렬화하여 칩 크기와 제조 비용을 줄입니다.
• 타이밍 스큐 제거: 클럭 신호를 내장해 데이터 간 타이밍 불일치를 방지합니다.
• 고속 데이터 전송 지원: 최신 변조 기술(PAM4 등)을 활용해 대역폭 효율성을 극대화합니다.
• 전력 효율성 향상: 저전력 설계를 통해 에너지 소비를 최소화합니다.

3.2 AI 데이터센터에서 SerDes의 역할

AI 데이터센터는 대규모 데이터를 실시간으로 처리하며, 이는 초고속 통신과 안정적인 연결이 필요합니다. SerDes는 다음과 같은 방식으로 이를 지원합니다:

• 고대역폭 지원: 112Gbps 이상의 대역폭으로 대규모 AI 모델 학습과 추론을 지원.
• 신호 무결성과 안정성: 고속 환경에서도 신호 왜곡이나 손실을 최소화.
• 확장성 제공: 칩 간 및 서버 간 통신 병목현상을 제거하여 확장성을 극대화.

 

4. ASIC 및 AI 데이터센터 시장 규모와 전망

4.1 ASIC 시장 규모와 전망

ASIC 시장은 2024년 약 200억 달러에서 2027년까지 600억~900억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. 이는 연평균 성장률(CAGR) 약 50%에 해당하며, 주요 성장 동력은 AI와 클라우드 컴퓨팅입니다.

4.2 AI 데이터센터 투자 현황

글로벌 빅테크 기업들은 AI 인프라 확장을 위해 막대한 투자를 진행 중입니다:

• Google은 TPU(Tensor Processing Unit)를 통해 자체 ASIC 기반 AI 가속기를 개발하고 있으며, 브로드컴과 협력해 차세대 칩을 생산 중입니다.
• Meta는 브로드컴과 협력해 맞춤형 AI 칩을 도입하며, 자체 인프라를 강화하고 있습니다.
• Amazon과 Microsoft는 엔비디아 의존도를 줄이기 위해 ASIC 기반 솔루션으로 다각화를 시도하고 있습니다.

 

5. 브로드컴의 SerDes 기술 차별성과 경쟁 우위

5.1 기술적 차별성

브로드컴은 SerDes 시장에서 약 76%의 점유율을 차지하며 독보적인 위치를 확보하고 있습니다. 주요 차별점은 다음과 같습니다:

• 최첨단 대역폭 지원: 브로드컴의 최신 Peregrine(5nm) 및 Condor(3nm) SerDes 기술은 100Gbps 이상의 대역폭을 제공하며, 경쟁사 대비 압도적인 성능을 자랑합니다.
• 저전력 설계: 고효율 전력 관리 기능으로 데이터센터 운영 비용 절감에 기여.
• 다양한 프로토콜 호환성: PCIe, Ethernet 등 다양한 표준 지원으로 고객 맞춤형 설계 가능.

5.2 고객 맞춤형 IP 제공

브로드컴은 Google 및 Meta와 같은 고객사 요구에 따라 맞춤형 IP를 제공하며 깊은 파트너십을 구축했습니다:

• Google TPU V6 생산 과정에서 네트워크 인터커넥트 및 SerDes 모듈 대부분을 담당.
• Meta와 협력해 차세대 AI 칩 설계에 참여하며 시장 점유율 확대.

 

6. 브로드컴의 AI 시장 성과

브로드컴은 2024년 기준 AI 관련 매출이 122억 달러로 전년 대비 220% 증가했으며, 전체 매출 중 약 30%를 차지하고 있습니다. 주요 성과는 다음과 같습니다:

• Google TPU V6 생산 주도 및 Meta와 협력을 통한 신규 매출 창출.
• 네트워크 스위치(Tomahawk 5) 및 Jericho3-AI 칩으로 AI 클러스터 연결 최적화.

 

7. 브로드컴 vs 엔비디아: 경쟁 구도와 전망

7.1 경쟁 구도

엔비디아는 GPU 기반 AI 가속기의 선두주자로 자리 잡았지만, 브로드컴은 맞춤형 ASIC 솔루션으로 엔비디아 생태계를 위협하고 있습니다:

• 엔비디아는 CUDA 소프트웨어 생태계를 통해 강력한 개발자 커뮤니티를 보유.
• 반면 브로드컴은 고객 맞춤형 IP 제공과 높은 에너지 효율성을 강점으로 내세우며 빅테크 기업들의 엔비디아 의존도를 낮추고 있습니다.

7.2 향후 전망

브로드컴은 향후 몇 년간 연평균 50% 이상의 성장률을 기록할 것으로 예상되며, 2027년까지 AI 관련 매출이 최대 900억 달러에 이를 것으로 전망됩니다. 반면 엔비디아는 GPU 중심 전략으로 여전히 높은 성장 잠재력을 유지하지만, 고객사의 다각화 전략으로 인해 점유율 일부를 잃을 가능성이 있습니다.

 

결론

브로드컴은 SerDes 기술과 ASIC 설계를 통해 AI 시대의 핵심 플레이어로 부상했습니다. 특히 Google, Meta 등 주요 빅테크 기업들과의 협력을 통해 시장 점유율을 확대하며 지속 가능한 성장을 보여주고 있습니다.투자자 관점에서는 다음 요소에 주목할 필요가 있습니다:

1. 브로드컴의 독보적인 SerDes 기술 경쟁력.
2. 맞춤형 ASIC 솔루션을 통한 빅테크 의존도 강화.
3. 엔비디아와의 경쟁 구도 속에서 지속적인 성장 가능성.

결론적으로, 브로드컴은 향후 몇 년간 반도체 산업에서 가장 주목해야 할 기업 중 하나이며, 장기적인 투자 가치가 높은 종목으로 평가됩니다.