최근 시가총액이 3조 5,000억 달러를 돌파하며 애플을 제치고 시장 1위를 차지한 기업이 있습니다. 바로 반도체 기업 엔비디아입니다. 창업 이래 GPU 반도체가 많은 위기를 극복하며 끈질기게 노력해왔지만 암호화폐 열풍과 AI 인공지능 발전으로 빠르게 성장한 엔비디아의 이야기를 정리해 보겠습니다.
엔비디아(NVIDIA)의 창업자 젠슨 황
엔비디아의 창립자는 가죽 재킷을 입은 젠슨 황입니다. 스티브 잡스가 검은색 폴라 티셔츠와 청바지, 뉴발란스 운동화를 신는 것처럼 젠슨 황의 시그니처는 검은색 가죽 재킷입니다. 그래서 그는 검은색 가죽 재킷의 리더라고 불리기도 합니다. 1963년생인 젠슨 황은 대만 출신입니다. 9살 때 미국으로 이민을 가서 오리건 주립대학교에서 전자공학을 전공하고 스탠퍼드 대학교에서 박사 학위까지 받았습니다. 졸업 후 AMD라는 회사에서 반도체 설계 분야에서 일하다가 창업을 결심합니다. 1993년 엔지니어 3명과 함께 만든 엔비디아입니다. 처음에는 사무실이 없는 저렴한 프랜차이즈 레스토랑에서 일하기 시작했습니다. 매일 같은 레스토랑, 같은 장소에서 커피와 샌드위치를 주문하고 하루 종일 회의를 하며 노트북으로 작업했습니다.
GeForce 출시
젠슨 황은 처음에는 PC에 들어가는 CPU를 만들고 싶었습니다. PC에서 데이터를 읽고 쓰고 계산하는 역할을 담당하는 중앙처리 장치가 CPU입니다. 젠슨 황이 처음에 회사 다닐 때 설계한 것도 CPU였습니다. 하지만 당시 CPU 시장은 인텔 천하였습니다. 1970년대 이후로 컴퓨터가 발전하면서 인텔이 누구에게나 기술을 열어주고, 오픈 생태계를 구축하면서 CPU의 표준이 되었습니다. 그래서 인텔 칩이 안 들어간 PC가 없을 정도였습니다. 당시는 인텔이 CPU 시장의 90% 이상을 장악을 하고 있었습니다. 그래서 젠슨황은 하는 수 없이 조금 다른 기능을 가진 반도체 비디오 그래픽을 담당하는 칩을 출시하기로 합니다. 이것이 바로 그래픽 처리장치 GPU(Graphics Processing Unit)였습니다. 창업을 했던 1990년대에 PC라는 건 대부분 사무 관련 처리에만 쓰였습니다. 그런데 젠슨 황은 '앞으로 컴퓨터가 보급이 되면 멀티미디어 기기로 쓰여서 이걸로 영상도 보고, 음악도 듣고, 게임도 즐기게 될 거야.'라고 생각하며 먼 미래를 예측했습니다. 그래서 1999년 엔비디아는 세계 최초의 GPU, GeForce 256을 출시했고, 시장에서 GPU라는 말이 널리 쓰이게 됩니다.
엔비디아의 위기
하지만 당시에는 그래픽 게임이 많지 않았고 가격도 너무 높아서 사업이 어려웠습니다. 그때 일본 게임 회사인 SEGA로부터 게임 콘솔 계약을 따냈습니다. 덕분에 게임 회사들은 무명의 반도체 회사인 엔비디아에 관심을 갖게 되었고, 자금을 확보하여 숨통을 틔울 수 있었습니다. 하지만 개발을 시작한 지 1년 후, 젠슨 황은 자신들이 선택한 기술 표준이 잘못된 전략이라는 것을 깨달았습니다. 당시 기술의 중심에는 마이크로소프트가 있었습니다. 마이크로소프트는 다른 표준을 선택했고 이미 다른 회사들도 마이크로소프트의 새로운 표준을 따르기 시작했습니다. 엔비디아가 이렇게 SEGA의 게임 콘솔을 완성한다면 지연되고 윈도우와 호환되지 않을 것입니다. 그래서 젠슨 황은 나카야마 하야오 세가 CEO에게 전화를 걸어 "엔비디아가 개발해 온 것은 잘못된 접근 방식입니다. 죄송하지만 다른 파트너를 찾아야 합니다. 엔비디아는 계약을 준수하거나 콘솔을 완성할 수 없습니다."라고 솔직하게 말합니다. 하지만 당시 엔비디아는 계약이 파기되면 파산 위기에 처해 있었습니다. 이미 1년 동안 개발에 너무 많은 돈을 쓴 상태였습니다. 젠슨 황은 당황할 위험을 감수하고 제품을 완성할 수는 없지만 돈이 필요하다고 말합니다. 나카야마는 배송을 받지 않고 약속한 비용을 지불합니다. 이 말에 엔비디아는 6개월 동안 사업을 유지하기 위해 돈을 벌었고, 그 사이 3D 칩 개발에 힘썼습니다.
GPU 시장 석권
제품을 출시하자 시장은 놀라움을 금치 못합니다. 언리얼, 페이크, 레인보우 식스 등 1990년대의 3D 게임을 생생하게 구현한 엔비디아는 점차 GPU 시장에서 인지도가 올라갔습니다. 또한 CAD와 같은 산업용 3D 제작을 위한 GPU도 도입했습니다. 인텔은 뒤늦게 GPU를 만들기 시작했지만 오랫동안 GPU 시장의 선두주자가 된 엔비디아를 따라잡지 못했습니다. 사업이 번창하고 있었음에도 불구하고 젠슨 황은 이 시기에 여전히 우려를 품고 있었습니다. 컴퓨터에 GPU는 필수품은 아닙니다. 화려한 그래픽은 게임 사용자에게 중요하지만 수요는 제한적입니다. 그 결과 2008년 금융 위기 당시 매출이 급감했고 엔비디아는 큰 어려움에 빠졌습니다. 이때 젠슨 황은 임원진의 연봉을 삭감하고 연봉을 1달러로 책정했습니다. 이 소중한 돈으로 더 많은 인재를 영입합니다. 그래서 위기의 시기에 엔비디아는 오랫동안 어려운 시기를 견뎌왔습니다. 한편 인텔이 독점하고 있던 CPU 시장에도 변화가 일어나기 시작했습니다. 1970년대에 처음 등장한 CPU는 매년 엄청나게 성장했습니다. 무어의 법칙 때문입니다. 반도체 기술이 너무 빠르게 발전하기 때문에 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 증가한다는 가설입니다. 사실 1970년대 이후 인텔, AMD, 삼성전자 등 반도체 기업의 기술 개발 속도는 무어의 법칙에 거의 정확히 맞았습니다. 무어의 법칙에 따라 성능이 두 배로 증가하던 CPU는 점차 성능 향상의 한계에 도달합니다. 기술은 성숙기에 이르러 더 이상 발전하기 어렵습니다. 게다가 2007년 아이폰의 등장은 더 큰 변화의 시기에 일어났습니다. 전통적인 PC용으로 만들어진 CPU는 스마트폰에 적합하지 않았습니다. 스마트폰에 들어갈 수 있는 칩은 더 작고 가벼우며 열이 적어야 했습니다. 인텔의 CPU는 비용 효율적이고 무겁기에는 너무 높은 성능을 발휘하지 못했습니다. 이때가 바로 매우 가벼운 모바일 반도체 AP 시대로 넘어갑니다. 인텔은 모바일 시장에서 주도권을 완전히 잃었고 반도체 시장도 크게 변화하기 시작했습니다. 반도체 시장은 이제 춘추전국시대와 같은 방식으로 진입하고 있습니다. 엔비디아는 처음에는 모바일 반도체를 만들었지만 순조롭게 진행되지 않자 과감하게 포기했습니다. 대신 고성능 GPU를 어디에 사용할 수 있을지 고민합니다. 처음에는 엔비디아가 '그래픽 처리 장치 GPU'라는 단어를 직접 만들었지만, 화면 그래픽 성능에 국한된 느낌을 주면서 사로잡은 것 같습니다. 그래서 현재 엔비디아는 GPU가 그래픽 전용이 아니라 다목적으로 일반적으로 사용되는 GPU라는 의미로 GPGPU로 이름을 바꾸고 있습니다. CPU와 GPU의 차이점은 작동 방식이 다릅니다. CPU는 성능이 낮은 코어를 가지고 있고, GPU는 한 번에 병렬로 처리하는 수십에서 수천 개의 성능이 낮은 코어를 가지고 있습니다. 간단히 말해 CPU가 몇 가지 전문가 해상도라면 CPU는 몇 가지 전문가 해상도입니다.
암호 화폐와 AI 발달로 급성장한 엔비디아
어느 날, 엔비디아가 30년간 공들인 GPU 사업이 서서히 빛을 발하기 시작합니다. 암호화폐는 채굴이라는 수학적 공식을 풀고 그 대가로 암호화폐를 받는 과정인 채굴을 통해 만들어집니다. 이 채굴에 필요한 수학적 기술은 반복적이고 무한히 간단한 연산이기 때문에 GPU가 CPU보다 훨씬 더 효율적입니다. 그래서 채굴 회사들은 2017년경부터 GPU를 대량으로 설치하기 시작합니다. 이때부터 엔비디아의 GPU인 GeForce는 매진되기 시작합니다. 오히려 GeForce가 탑재된 노트북이 더 저렴해서 사람들은 노트북을 사서 GeForce만 구입했습니다. 그리고 엔비디아가 빠르게 성장할 수 있었던 두 번째 이유는 알파고가 출시한 인공지능입니다. AI가 학습하는 방법도 간단한 작업의 반복입니다. 사진을 보면 고양이이고 개이며 사물의 무한한 반복입니다. GPU는 CPU보다 더 효율적이었습니다. AI 딥러닝의 아버지로 알려진 제프리 힌튼 교수는 2009년부터 엔비디아의 GPU를 사용하여 컴퓨터에서 인간의 언어를 학습하는 신경망을 훈련하기 시작했습니다. 이때 힌튼 교수는 엔비디아에 '천 명의 동료 AI 학자들에게 GPU를 홍보하고 있습니다. GPU를 무료로 보내줄 수 있나요?'라는 이메일을 보냅니다. 학자들도 너무 비싸고 구하기 쉽지 않기 때문입니다. 하지만 엔비디아는 이를 끈질기게 거부합니다. 이때 엔비디아는 인공지능 시장에서 잠재력을 보지 못했습니다. 하지만 2016년 알파고의 등장부터 판도가 바뀔 것입니다. 이때부터 엔비디아 GPU는 인공지능 개발의 표준이 되었습니다. 엔비디아는 자세를 바꾸고 인공지능 학자들을 지원하기 시작합니다. 그리고 2022년에는 더 큰 일이 일어납니다. 일찍이 엔비디아의 GPU 1만 대가 ChatGPT 훈련에 사용되었습니다. 최근 새로운 GPT-4o가 공개되면서 3만 대 이상의 GPU가 사용된 것으로 추정됩니다. 하지만 엔비디아의 GPU 공급 부족으로 인해 ChatGPT를 만드는 샘 알트만 CEO가 선언했습니다. 그러나 전문가들은 개방형 AI가 단기간에 AI용 반도체를 만들 수 없을 것으로 예측합니다. 당분간 AI 반도체 패권은 엔비디아에 달려 있을 것입니다. 그 결과 엔비디아의 주가는 3조 5,000억 달러를 돌파하며 장중 한때 시가총액 1위를 차지하기도 했습니다.
앞으로 펼쳐질 AI 시대에 반도체는 먹고사는 것뿐만 아니라, 더 중요한 안보와 경제 문제까지 이어지고 있습니다. 엔비디아가 지금의 기대를 업고 시장을 잘 이끌어 나갈지 우리도 계속 주목해야겠습니다.