AI 확산과 함께 인공지능(AI) 반도체 시장이 빠르게 성장하는 가운데, 향후 시장 판도를 바꿀 주요 전환점으로 ‘포스트 트랜스포머 AI 모델 등장’과 ‘AI 인프라 다변화’, ‘전력 수급 문제’, ‘국가 간 풀스택 경쟁’, ‘차세대 반도체 기술’ 등이 제시됐다.
4일 한국과학기술기획평가원은 이 같은 내용을 담은 ‘AI 반도체의 미래와 전환점’ 브리프를 통해 AI 산업 확산에 따라 반도체 시장이 급격히 성장하고 있으며 향후 기술·시장 환경 변화에 따라 구조적 전환이 나타날 가능성이 있다고 분석했다.
보고서에 따르면 챗GPT 등장 이후 생성형 AI와 대규모 AI 인프라 구축 경쟁이 본격화되면서 반도체 수요도 크게 증가하고 있다. 세계반도체시장통계기구는 2026년 전 세계 반도체 매출이 전년 대비 25~30% 증가해 사상 처음으로 1조달러(약 1480조원)를 돌파할 것으로 전망했다.
AI 기술 확산에 따라 데이터센터 중심이던 AI 인프라는 온프레미스, 온디바이스 등 다양한 영역으로 확대되고 있다. 특히 에이전틱 AI(Agentic AI) 등 새로운 AI 서비스가 등장하면서 인프라 수요가 세분화되고, 이에 맞춰 반도체 시장 역시 다양한 분야로 분화될 것으로 전망된다.
보고서는 향후 AI 반도체 시장의 첫 번째 전환점으로 ‘포스트 트랜스포머(Post-Transformer) AI 모델’의 등장 가능성을 제시했다. 현재 대형언어모델의 핵심 구조인 트랜스포머 아키텍처가 시장 성장을 이끌고 있지만, 이를 대체할 새로운 AI 모델이 등장할 경우 반도체 시장 구조가 근본적으로 변화할 수 있다는 분석이다.
두 번째 전환점으로는 AI 서비스 확대에 따른 인프라 시장의 다변화가 꼽혔다. 데이터센터뿐 아니라 기업 내부 시스템과 모바일·IoT 기기 등 다양한 환경에서 AI가 활용되면서 반도체 수요도 새로운 형태로 확대될 것으로 예상된다.
세 번째 전환점은 전력 문제다. AI 서비스 확산으로 데이터센터 전력 수요가 급증하면서 향후 AI 인프라 경쟁력은 단순한 반도체 성능뿐 아니라 안정적인 전력 공급과 저전력·고효율 기술 확보 여부가 중요한 요소가 될 것으로 분석됐다.
네 번째로는 국가 간 ‘AI 풀스택 경쟁’이 지목됐다. 주요 국가들이 반도체, 인프라, AI 모델을 모두 자체적으로 확보하려는 전략을 추진하면서 글로벌 AI 생태계가 동맹과 권역 중심으로 재편되는 흐름이 나타나고 있다는 설명이다.
이에 보고서는 반도체 시장이 GPU 중심 구조에서 역할을 나누는 방향으로 변화할 가능성이 있으며, 메모리 경쟁력을 기반으로 AI 반도체 생태계 대응 전략 마련이 필요하다고 제언했다.
