[NVDA] 엔비디아의 블랙웰과 미래

2023년 그리고 2024년의 주식 시장을 지배했던 기업은 엔비디아였습니다. AI 열풍의 1등 대장주로써 그 위엄을 뽐냈습니다. 최근 들어서 엔비디아는 예전같지 않은 약간의 위태로운 모습을 보였습니다. 딥시크라는 중국발 저비용 AI의 등장이 엔비디아을 필두로 한 미국의 AI 기업들을 흔들기도 했습니다. 오늘은 엔비디아의 대표 상품인 블랙웰 칩에 대해서 공부해보려고 합니다. 블랙웰 (Blackwell)의 제작 과정과 장점을 기존 호퍼 (Hopper)와의 비교를 통해 알아보겠습니다. 이 내용을 바탕으로 엔비디아의 전망에 대해 살펴보겠습니다.
 

1. 현재 주가

엔비디아 일봉 차트 (한국 시간 2025.02.11 오후 9시 50분 기준)

 
최근 엔비디아의 주가는 130 ~ 150 달러 선에서 박스권을 유지하다가 딥시크의 여파로 폭락했습니다. 이후에는 계속된 회복세를 보이며 어느새 133 달러까지 주가가 회복한 상태입니다.
 

2. 블랙웰 칩이란?

블랙웰(Blackwell) 칩은 엔비디아(NVIDIA)가 개발한 차세대 AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC)용 GPU로, 2024년 공개 되었습니다. 기존의 호퍼(Hopper) 아키텍처 기반의 H100보다 성능과 효율성이 크게 향상되었으며, AI 모델 훈련, 데이터 센터, 슈퍼컴퓨팅 등의 분야에서 활용될 수 있다고 합니다.

블랙웰 (Blackwell)

 

3. 블랙웰 칩의 제작 과정

블랙웰 칩은 엔비디아의 설계를 바탕으로 하여 파운드리 기업인 TSMC에서 생산됩니다. TSMC의 4나노미터(N4P) 공정을 통해 GPU가 생산됩니다. 보통 TSMC의 애리조나 공장에서 반도체 전공정이 진행되고 이후의 후공정 작업은 대만의 공장에서 진행된다고 합니다. 반도체의 종류와 제작 과정은 아래 포스팅을 참고하시면 좋을 듯 합니다.
 

[반도체] 1. 반도체 종류 및 관련 기업

[반도체] 2. 반도체 제조 과정 및 관련 기업

 
이와 함께 블랙웰 칩에는 고대역폭 메모리인 HBM이 탑재되어 있습니다. RAM 중 가장 최신 기술의 HBM이 있어야만 AI 연산의 성능과 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 현재 SK하이닉스가 엔비디아에 HBM3E 칩을 주로 공급하고 있으며, 삼성전자도 엔비디아의 공급망에 진입하기 위해 노력하고 있습니다. 
 
이러한 GPU와 HBM 등을 모아 하나의 블랙웰 칩으로 만들기 위해서는 최종 패키징 과정을 거쳐야 합니다. 이 과정 또한 TSMC에서 담당하며 첨단 패키징 기술인 '칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(CoWoS)'가 적용됩니다. 이 공정은 칩의 성능과 효율성을 높이기 위해 필수적인 과정이라고 합니다.
 

4. 블랙웰의 장점과 호퍼

블랙웰 칩은 기존 세대인 호퍼 칩에 비해 다양한 장점을 가지고 있습니다. 둘을 비교하며 블랙웰의 장점을 알아보겠습니다.
 

1) 탁월한 성능

블랙웰 칩은 2,080억 개의 트랜지스터를 탑재하여 이전 세대인 호퍼(Hopper) 기반의 H100보다 2.5배 빠른 연산 속도를 제공합니다. 기존 호퍼가 약 800억 개의 트랜지스터를 사용한 것을 볼 때 블랙웰에는 더 많은 기술이 집약되어 있음을 알 수 있습니다.
 

2) 에너지 효율성

기존의 호퍼는 공냉식 냉각 방식을 사용했습니다. 공냉식 냉각 방식은 차가운 공기를 이용해 서버의 열을 식히는 방식으로 에어컨을 틀어주는 것과 비슷합니다. 다만 이러한 방식은 전기를 많이 쓰고 성능이 떨어진다는 단점이 존재합니다.
블랙웰은 액체 냉각 방식을 도입하였습니다. 이 기술은 기존의 공냉식 데이터센터 서버 대비 전력 소모를 최대 28%까지 절감시켜 준다고 합니다.
 

3) 보안성

NVIDIA 컨피덴셜 컴퓨팅을 통해 민감한 데이터와 AI 모델을 무단 액세스로부터 보호하며, 암호화되지 않은 모드와 거의 동일한 처리 성능을 제공합니다. 
 

4) 확장성

기존의 호퍼는 NVLink를 이용해 GPU 끼리의 연결을 지원하였습니다. 그러나 블랙웰은 더 뛰어난  5세대 NVIDIA® NVLink® 인터커넥트 방식을 이용합니다. 이를 통해 최대 576개의 GPU로 확장 가능하여, 매개 변수가 수조에 달하는 AI 모델의 성능을 가속화할 수 있습니다. 
 

5) 데이터 처리 효율성

블랙웰은 HBM3E 고대역폭 메모리를 탑재하여 AI와 데이터 분석 능력을 더 향상시켰습니다. 여기에 Decompression Engine을 도입해 데이터베이스의 분석과 데이터 사이언스 작업의 성능을 대폭 향상시켰습니다.

 

5. 엔비디아의 향후 전망

엔비디아의 블랙웰 칩과 앞으로의 성장에 있어서 우려되는 점들이 존재합니다.
 

1) 기술적인 문제

먼저 기술적인 문제입니다. 블랙웰 칩에서 일부 과열 문제, 즉 냉각이 잘 안된다는 문제가 제기되었습니다. 또한 블랙웰의 칩 간 연결에 있어서 일부 기술적인 결함 문제가 제기되었습니다. 그러나 이러한 문제는 장기적인 관점에선 충분히 해결될 것으로 보이며 엔비디아도 협력사들과의 소통, 연구 개발, 그리고 공급망 다변화 등의 노력을 계속하고 있습니다.
 

2) 성장 둔화와 고평가 우려

두번째는 성장 둔화와 고평가에 대한 우려입니다. 물론, 지난 2년 간 꾸준히 "이젠 고점이다"라는 주장이 제기되어 왔지만 엔비디아는 최고의 실적으로 보기 좋게 이러한 우려를 이겨냈습니다. 다만 매출의 증가율은 조금씩 둔화되고 있는 모습입니다. 이와 함께 실제로 2024년 3분기, 양호한 실적에도 불구하고 이후 엔비디아의 주가는 하락했었습니다. 이러한 현상은 엔비디아에 대한 시장의 기대치가 매우 높다는 것을 보여주며 기대치를 충족하지 못했을 때 주가가 하락할 수도 있음을 보여줍니다. 
 

엔비디아 P/E ratio

 
다만, 엔비디아의 최근 P/E ratio를 보면 5년 평균치에 비해서 낮음을 확인할 수 있습니다. 섹터 평균은 상회하는 수치이지만 엔비디아가 고평가 되었다고 보기는 어려울 것 같습니다.
 

3) 공급망 문제 및 수출 통제

마지막으로 공급망 및 수출 통제가 문제 될 수 있습니다. 실제로 미국의 트럼프 대통령은 대외 무역에 있어서 관세 부과가 금지 조항 등으로 폐쇄적인 정책을 피고 있습니다. 이러한 트럼프 정부의 기조가 엔비디아의 공급과 수출에 문제를 야기할 수 있습니다. 만약, 이번 딥시크의 여파로 엔비디아 칩에 대한 대중수출 규제가 더 강화된다면 엔비디아의 주요 시장에서의 매출이 감소할 수 있습니다. 

그럼에도 엔비디아 더 간다

하지만 항상 엔비디아는 시장의 기대를 충족시키는 모습을 보여줬습니다. 당장 3분기 실적만 해도 아직 블랙웰의 매출이 제대로 발생하지 않음을 고려할 때 견고한 모습을 보여줬습니다. 앞으로의 실적 발표에서는 블랙웰의 매출이 잡히기 시작할 것이므로 이를 통한 매출을 기대할 수 있습니다.
 
또한 블랙웰 칩을 통해 엔비디아는 AI 시장에서의 입지를 더욱 강화할 것으로 예상됩니다. 현재 엔비디아의 시장점유율을 경이로울 정도입니다. 물론 AMD의 칩 개발이 엔비디아의 독점 구도를 흔들 것이라는 예상도 있지만 아직 엔비디아의 기술력을 따라오지는 못합니다. 
 
최근 잇따른 AI 빅테크 기업들의 발표를 보면 올해도 데이터 센터에 대한 투자는 계속 될 것으로 보입니다. 데이터 센터에 대한 여전한 투자는 AI에 대한 회의론을 불식시켜 주었습니다. 데이터 센터에 대한 투자는 결국 엔비디아의 성장을 말합니다. 여전히 견고한 빅테크 기업들의 투자 금액을 보면 엔비디아의 독주 체제는 계속될 것으로 보입니다.

결국 우리에게 중요한 것은 엔비디아의 2024년도 4분기 실적발표입니다. 현지시간 2월 26일 오후 4시 반, 한국 시간으로 2월 27일 오전 6시 30분 실적발표가 진행됩니다. 여러 가지 우려 사항에 대해 엔비디아가 어떻게 답하는 지, 그리고 엔비디아가 그리는 앞으로의 비전은 무엇인지, 투자자의 입장에서 중요하게 지켜봐야 할 것 입니다.
 

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오늘은 엔비디아의 블랙웰과 앞으로의 전망에 대해 알아보았습니다. 엔비디아의 기존 호퍼에 비해 블랙웰이 가지는 장점을 알 수 있었습니다. 이와 함께 엔비디아의 앞으로에 대해 우려되는 점과 블랙웰 출시로 엔비디아가 더 견고한 입지를 다질 것이라는 양쪽의 입장 모두 다뤄보았습니다. 계속된 고평가 논란과 AI의 수익성 여부에 대해서는 말들이 많겠지만 AI 시장이 크게 꺾일 것 같지는 않습니다. 그리고 AI 시장이 꺾이지 않는 한, 엔비디아의 입지도 탄탄할 듯 보입니다. 엔비디아의 실적 발표와 컨퍼런스 콜의 내용을 따라가며 앞으로 엔비디아의 비전과 방향성을 살펴보아야 할 것 입니다.