글로벌 반도체 시장 규모 1조5112억달러…“AI 투자 수익성 확보가 관건”

삼정KPMG, 'AI 시대 반도체 산업이 직면한 6대 이슈' 발간
"차세대 기술 확보와 수요 기반 투자, 공급망 다변화해야"

AI 데이터센터 투자가 급증하면서 글로벌 반도체 시장이 빠르게 성장하고 있지만, 생산능력 확대에 따른 공급 경쟁과 미·중 기술 패권 경쟁, 대규모 투자에 따른 수익성 부담이 반도체 기업의 핵심 변수로 떠오르고 있다.

삼정KPMG는 28일 'AI 시대 반도체 산업이 직면한 6대 이슈' 보고서를 통해 고성능 메모리와 첨단 패키징 등 차세대 기술 확보는 물론 전력 반도체 시장 선점, 미국 내 생산거점 확대, 전략적 인수·합병(M&A)까지 종합적인 대응 전략이 필요하다고 분석했다.

세계반도체무역통계기구(WSTS)에 따르면 2026년 글로벌 반도체 시장은 전년 대비 89.9% 성장한 1조5112억 달러에 이를 전망이다. 국내 반도체 수출도 고부가 메모리 수요 확대에 힘입어 2025년 1734억 달러로 전년 대비 22.2% 증가했다. 2026년 상반기에는 글로벌 AI 데이터센터 확충에 따른 서버용 메모리 출하 확대 등으로 1924억 달러를 기록하며 전년 동기 대비 162.6% 늘었다.

다만 주요 기업의 생산설비 확충으로 공급 확대가 예상되면서 AI 반도체 수요의 지속성과 투자 수익성 확보가 중요한 과제로 떠오르고 있다. 삼정KPMG는 △AI 반도체 △ 전력 반도체, △파운드리 △미국 내 생산거점 확대 △중국 반도체 산업의 부상 △반도체 투자 및 M&A 등 6대 이슈를 분석하고 기업의 대응 방향을 제시했다.

AI 반도체는 생성형 AI와 데이터센터 투자 확대로 GPU(그래픽처리장치)·HBM(고대역폭메모리) 수요가 증가하고, 첨단 패키징 기술 경쟁도 심화되고 있다. 특히 3D 적층과 하이브리드 본딩 등 첨단 패키징 기술이 성능과 전력 효율을 높이는 핵심 요소로 부상하고 있다. 메모리·프로세서·패키징을 아우르는 통합 솔루션을 개발하고, 수율 개선과 기업 간 공동개발을 통해 기술 경쟁력을 강화해야 한다.

AI 데이터센터와 전기차, 에너지저장장치(ESS) 확대로 전력 효율을 높이는 전력 반도체의 중요성이 커지고 있다. 특히 고온·고전압 환경에서 효율이 높은 SiC(실리콘 카바이드)·GaN(질화갈륨) 기반 화합물 반도체가 주목받고 있다. 수요처별 제품 포트폴리오를 구축하고, 화합물 반도체 기반 생산 역량 확대와 차세대 기술 개발 투자를 강화할 필요가 있다.

파운드리는 AI 반도체 수요 증가로 시장이 성장하는 가운데 초미세 공정과 첨단 패키징을 둘러싼 경쟁이 치열해지고 있다. TSMC의 시장 지배력이 이어지는 가운데 삼성전자·인텔 등 주요 기업은 기술 고도화와 고객 확보에 주력하고 있다. 수율과 양산 안정성을 확보하고, 저전력 설계와 첨단 패키징을 결합한 제조 역량 및 글로벌 팹리스와의 협력을 강화해야 한다.

미국은 세제 혜택과 관세 등 통상 정책을 통해 자국 내 첨단 반도체 생산을 유도하고 있으며, 글로벌 기업의 투자도 생산에서 패키징·테스트·연구개발로 확대되고 있다. 이에 따라 국내 기업의 현지 투자뿐 아니라 소재·부품·장비 기업의 공급망 진출 기회도 커지고 있다. 국내 기업은 생산비용과 인력·전력 확보 여건, 관세 및 보조금 조건을 종합적으로 고려해 현지 투자와 공급망 전략을 수립해야 한다.

중국은 정부 지원과 자국산 제품 사용 확대를 바탕으로 설계·제조·장비 등 반도체 산업 전반의 기술 자립을 추진하고 있다. 화웨이의 AI 반도체 개발과 CXMT의 메모리 공급 확대 등으로 주요 분야에서 중국 기업의 경쟁력이 강화되고 있다. 국내 기업은 중국 기업의 기술·양산 경쟁력과 수출통제 영향을 면밀히 점검하는 한편, 고성능 메모리와 첨단 공정 등 핵심 분야의 경쟁력을 높이고 공급망을 다변화해야 한다.

AI 투자가 확대되면서 투자 회수 지연과 자금조달 부담에 대한 우려도 커지고 있으나, 늘어나는 컴퓨팅 수요에 대응해 데이터센터와 반도체 투자가 지속되고 있다. 글로벌 기업들은 최근 인수·투자를 통해 반도체 설계와 시뮬레이션, 고속 연결 기술 등의 핵심 역량 확보에 나서고 있다. 기업은 실제 수요와 가동률, 현금흐름을 고려해 투자 규모와 시점을 조정하고, 공동개발·지분투자·M&A를 통해 핵심 기술과 소재·부품 공급망을 확보해야 한다.

삼정KPMG 테크산업리더 강인혜 부대표는 "AI 시대에는 고성능·저전력 반도체를 구현하기 위해 메모리·프로세서·첨단 패키징을 연계한 통합 솔루션 개발과 기업 간 공동개발 생태계 구축이 중요하다"며 "국내 기업은 기술 경쟁력을 강화하는 동시에 고객 수요와 투자 회수 가능성을 면밀히 검토해 생산능력을 확충하고, 전략적 투자와 M&A를 통해 차세대 기술과 안정적인 공급망을 확보해야 한다"고 말했다.