[녹색경제신문 = 정창현 기자] 삼성전자 시스템LSI사업부 커스텀 시스템온칩(SoC) 조직이 미국 반도체 설계기업 옥스믹(OXMIQ)으로부터 AI GPU 관련 설계 과제를 수주했다. 지난해 전담 조직을 신설한 이후 Arm에 이어 외부 고객을 추가 확보하면서 커스터마이징 반도체 설계 사업의 고객 기반을 넓히고 있다.

6일 업계에 따르면 삼성전자는 옥스믹의 GPU IP인 '옥스코어(OxCore)'를 탑재하는 SoC 칩을 설계한다. 반도체의 입출력(I/O) 다이 혹은 베이스 다이 설계를 수행할 것으로 보인다. 초도 계약 규모는 약 600억원 수준인 것으로 전해졌다. 연산을 담당하는 핵심 GPU IP는 옥스믹이 제공하고, 데이터 입출력과 다이 간 연결을 담당하는 주변 다이 설계를 삼성전자가 수행하는 방식이다. 여러 기능을 개별 다이로 나눠 연결하는 칩렛(Chiplet) 기반 반도체 개발에 참여한다는 점이 특징이다.

옥스믹은 인텔 수석 아키텍트 출신 라자 코두리가 2023년 설립했으며, GPU와 AI 반도체 설계 IP를 개발하는 미국 스타트업이다. 범용 GPU 연산과 AI 가속 기능을 통합한 옥스코어를 비롯해 여러 기능의 칩렛을 조합할 수 있는 설계 기술을 개발하고 있다. 반도체를 직접 생산하기보다 설계 IP를 고객사에 라이선스하는 사업 모델을 채택했다. 이번 프로젝트는 옥스믹의 GPU 아키텍처를 실제 반도체로 구현하는 과정에서 삼성전자가 칩렛 설계 역량을 제공하는 협력 사례다.

삼성전자와 옥스믹의 관계는 투자에서 사업 협력으로 이어졌다는 점에서도 눈길을 끈다. 삼성전자 산하 전략혁신센터(SSIC)가 운영하는 삼성 카탈리스트 펀드는 올해 7월 옥스믹의 3500만달러 규모 시리즈A 투자에 공동 참여한 바 있다. 메모리와 파운드리 중심의 기존 사업 역량에 AI 연산 및 설계 기술을 결합해, 반도체부터 AI 모델까지 아우르는 사업 생태계 구축 전략의 일환이었다.

앞서 삼성전자는 지난해 11월 정기 인사 이후 시스템LSI사업부에 커스텀 SoC 전담 조직을 신설했다. 출범 당시 70여명이 배치됐으며, 모바일 SoC 설계 전문가인 박봉일 부사장이 SoC 선행개발팀장을 맡았다. 고객사의 요구에 맞춰 반도체 아키텍처와 IP를 설계하고 파운드리 생산, 메모리, 패키징까지 연결하는 맞춤형 반도체 사업을 강화하기 위한 조치다.

전담 조직이 출범한 초기 사업 환경은 순탄하지 않았다. 오픈AI와 진행하던 추론용 신경망처리장치(NPU) 선행개발은 양사 간 전략적 이견으로 답보 상태에 놓였었고, 메타와의 커스텀 SoC 프로젝트도 메타 측 요청으로 보류된 적이 있었다. 대형 빅테크 고객사 프로젝트가 기대만큼 속도를 내지 못하면서 외부 수주를 통한 사업 실적 확보가 중요해졌다.

하반기 들어서는 외부 협력 성과가 이어지고 있다. Arm이 8월 말 차세대 온디바이스 AI용 SoC 개발을 위한 초기 개발비(NRE) 집행을 승인하면서 삼성전자와의 공동 프로젝트가 본격화됐다. Arm이 AI 가속기 아키텍처와 RTL 설계를 제공하고, 삼성전자 시스템LSI사업부가 SoC 설계를, 파운드리사업부가 2나노 공정 양산을 맡는 구조다.

삼성전자는 지난달 29일 3분기 실적발표 컨퍼런스콜에서도 신규 고객 확보 사실을 언급했다. 신승철 시스템LSI사업부 부사장은 "새 고객과 사업 협력 관계를 맺고 신규 과제를 수주했다"면서 "설계부터 파운드리·메모리·패키징까지 아우르는 종합 솔루션 역량을 앞세워 고객 기반을 넓히겠다"고 밝혔다.

이번 수주는 계약 규모보다 커스텀 SoC 조직의 고객 다변화 측면에서 의미가 있다는 평가다. Arm과 옥스믹은 각각 온디바이스 AI와 GPU·칩렛 설계라는 서로 다른 영역에서 삼성전자와 협력한다. 다양한 고객사의 아키텍처와 설계 요구에 대응한 경험을 쌓으면 향후 맞춤형 반도체 수주 경쟁력에도 영향을 줄 수 있다.

다만 설계 계약을 실제 양산으로 연결하는 것은 과제다. 초기 설계 프로젝트는 고객사와의 협력 관계를 확보하는 출발점인 만큼, 이후 시제품 검증과 파운드리 생산, 후속 제품 개발 등으로 이어지는지가 사업 경쟁력을 좌우할 전망이다.