지난 2020년 말 코로나19가 창궐하는 가운데 깜짝 소식이 전해졌다. 대만의 스마트폰용 칩셋 공급업체 미디어텍이 3분기중 28%의 시장 점유율로 업계 지존 퀄컴(25%)을 꺾고 글로벌 스마트폰 칩셋 출하량 1위를 차지했다는 소식이었다. 게다가 이 차이는 1년 후인 지난해 말 발표된 시장조사회사 카운터 포인트의 3분기 시장 조사 결과에서 더 벌어졌다. 미디어텍과 퀄컴의 세계 스마트폰 칩셋 공급 시장 점유율이 각각 40%와 27%였다. 이어 애플 15%, 중국 유니SOC 10%, 삼성전자 5%였다. 쉽게 말해 미디어텍과 퀄컴이 전세계에서 출시되는 스마트폰 10대중 7대에 칩셋을 공급한다는 얘기였다. 물론 고가 칩셋 위주의 퀄컴이 매출에서는 우위다. 그러나 이제 미디어텍은 최고급 스마트폰용 칩셋으로 퀄컴에 도전장을 내며 새로운 도전에 나섰다 무엇이 미디어텍으로 하여금 ‘휴대폰 칩셋의 종가’ 퀄컴을 아우르며 세계 휴대폰 칩셋 공급 1위가 되게 했을까.

미디어텍이 퀄컴과 맞먹는 강자로 급부상 배경에는 다양한 기술투자와 인수로 확보한 기술력, 애플 독자칩 성공에 따른 칩 소싱 환경 변화, 퀄컴 시장 지배력에 대한 반동, 팬데믹과 맞물린 미국의 대중 무역 제재 등이 복합적으로 얽혀있다. 미디어텍의 급부상과 세계 스마트폰칩 시장의 격변하는 모습을 2회에 걸쳐 짚어봤다.

(상)대만 미디어텍, 세계 스마트폰 칩셋 시장 1위

(하)스마트폰업계 독자칩 개발 배경과 시장 격변

누구나 지난 몇 년 동안 모바일 기기의 성능이 크게 향상됐다는 사실을 실감하게 된다. 이는 아주 작은 성능 차이나 가격도 구매자의 결정에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다.

특히 애플같은 회사가 퀄컴칩과 미디어텍칩을 사용하는 경쟁사들보다 자체 제작 칩 성능을 높임으로써 이런 상황을 자신들에게 유리하게 만들었다.

반면 미디어텍은 5G 모바일 칩셋을 엄청나게 저렴한 가격에 공급함으로써 리얼미 같은 기업들이 이 회사 칩셋을 사용해 인도 시장 점유율을 높이는 데 기여했다.

이처럼 상반된 움직임 속에서도 수많은 스마트폰 제조업체들이 사용자들에게 맞춤형 경험을 제공하기 위해 독자적 맞춤형 스마트폰 칩셋 설계 방법을 찾고 있다. 그 사례도 점차 증가하고 있는 것으로 보인다. 그렇다면 퀄컴과 미디어텍은 자체 칩을 설계해 사용하는 회사들로부터 압박감을 느끼게 될까.

애플이 물꼬를 튼 독자칩 개발 열풍

일부 스마트폰 업체들은 퀄컴이나 미디어텍에 비해 규모는 작지만 이미 자체 설계한 칩셋을 생산해 적용하고 있다.

삼성전자와 화웨이가 그런 사례다. 초기 애플 아이폰용 칩을 생산해 주던 시절 삼성의 엑시노스 칩셋 시리즈는 구상되지 않고 있었다. 엑시노스 브랜드는 삼성 갤럭시 S와 함께 2011년 처음 소개됐다. 엑시노스 4210은 암(ARM)의 코텍스-A9 코어를 탑재하고 45나노미터(nm) 공정에서 제작됐다.

지난해 삼성전자는 갤럭시 S21 시리즈 공식 출시 이틀 전 엑시노스 2100을 발표했다. 이 칩셋은 성능 면에서는 퀄컴의 플래그십 스냅드래곤88 칩에 필적하는 삼성 최초의 암 칩셋이라는 평가를 받았지만 삼성의 플래그십 시리즈에만 한정 적용돼 퀄컴 스냅드래곤을 넘어서는 것은 불가능했다.

이는 화웨이 자회사 하이실리콘의 기린 칩도 마찬가지였다.

그러나 애플은 이런 상황을 극복하며 꾸준히 시장점유율을 늘려갔다.

애플은 지난해 자사 맥 라인업용 인텔 칩셋 공급 관계를 끊었고 자체 설계된 칩셋을 사용하면서 화제를 불러 일으켰다. 이 회사는 CPU, GPU, 메모리, 스토리지를 단일 칩에 통합한 최초의 맥용 암 기반 칩셋인 애플 M1을 공개했다.

2021년형 최신 14인치, 16인치 맥북 프로 모델과 함께 출시된 업그레이드 버전인 애플 M1 프로와 M1 맥스는 CPU와 GPU 성능 면에서 훨씬 더 효율적이며 최대 64기가바이트의 램을 제공했다.

애플은 이에 앞서 아이폰과 아이패드용 자체 A시리즈 칩도 설계해 오고 있는 데다 인텔 칩사업 인수 후 5G 모뎀 자체 개발도 모색중이다.

애플의 성공에 영향받은 구글이 자체 칩셋 솔루션으로 글로벌 시장 진출을 선언했고, 오포, 비보, 샤오미 등이 포함된 중국 기업이 독자칩 개발의 물결을 타고 있다.

2021년 구글은 픽셀 6/픽셀 6 프로를 위한 자체 설계한 텐서 칩셋을 발표했다. 이 칩셋은 구글의 데이터 센터 내에서 사용되는 텐서 처리 장치(TPU)와 이름이 같다. 구글은 픽셀 스마트폰용으로 텐서 칩셋을 설계하고 삼성에 위탁해 생산한다. 이 칩셋은 엑시노스 플랫폼에 기반하지만 삼성제품 이외로는 최초로 엑시노스 5G 모뎀을 사용한다. 기기에 내장된 AI 및 기계 학습 능력을 지원하도록 만들어졌다.

구글에 따르면 이 자체 설계 칩셋의 목적은 퀄컴 칩셋의 한계를 극복하고 지금까지 칩셋업체들이 표준 모바일 칩셋에서 달성할 수 없었던 작업량을 처리할 수 있게 하는 것이다. 실제로 구글 텐서는 고성능 스레드에 2개의 암 코텍스 X1 코어를 사용해 AI와 머신러닝 응용분야 요구사항을 충족시킨다. 이 칩셋은 또한 증강현실(AR) 애플리케이션뿐만 아니라 즉석 사진, 비디오 처리와 같은 그래픽 작업의 우선순위를 매기기 위해 맞춤형 20코어 말리-G78 그래픽칩(GPU)을 사용한다.

중국 스마트폰업체 샤오미, 오포도 독자 칩 제작 경쟁

이처럼 자사의 스마트폰에 자체 개발칩을 넣으려는 분위기는 시장 주도적 기업에만 해당하는 사항이 아닌 것 같다.

사실 스마트폰 공급 1위 삼성을 바짝 뒤쫓던 중국 화웨이 외에 오포, 샤오미 등 중국 스마트폰 브랜드들도 퀄컴과 미디어텍의 칩셋 대신 자체 칩셋을 사용하려고 경쟁해 왔다.

그 결과 샤오미는 플래그십에 근접하는 수준의 중가폰(미 5C)용 ‘서지 S1’이라는 첫 번째 독자 칩셋을 출시했다. 구조적으로 퀄컴의 스냅드래곤 660과 유사하지만 이 칩은 샤오미가 자체설계한 말리 GPU를 갖추고 있다. 미 UI에 대한 보다 최적화된 소프트웨어 경험을 제공하는 대신 퀄컴과 미디어텍에 대한 의존을 줄이도록 설계됐다.

그리고 지난해 12월 말 샤오미는 서지 P1칩을 발표했다.

기즈차이나에 따르면 샤오미는 지난해 12월28일 세 번째 자체 개발 스마트폰 칩셋 ‘서지 P1’을 발표했다. 레이쥔 샤오미 최고경영자(CEO)는 이 칩셋이 샤오미 12프로에 탑재된다고 밝혔다. 이 단말기는 4600밀리암페어시(mAh)용량의 배터리를 16분만에 충전할 수 있도록 설계됐다.

또한 닛케이 보도에 따르면 오포도 대만 TSMC와 손잡고 내년, 또는 2024년에 자체 스마트폰용 칩셋을 출시할 예정이다. 오포는 지난해 12월 오포 이노데이 행사에서 선보인 커스텀 마리실리콘X(MariSilicon X) 뉴럴칩(NPU)을 앞세운 자체칩 개발에 들어갔다. 마리 실리콘 X는 NPU와 이미지 신호 프로세서를 결합하고 전용 하위 메모리 시스템을 갖추고 있다. 이 모든 부품들이 합쳐지면 오포폰은 실시간으로 4K 비디오 녹화시 HDR처리 및 AI 관련 카메라 최적화를 할 수 있게 된다.

오포가 자체 설계한 마리 실리콘X 칩을 처음 탑재하는 기기는 올해 1분기 출시될 파인드X시리즈다. 한편, 오포는 비보, 리얼미를 포함한 다른 중국의 유명 스마트폰 브랜드들을 계열사로 거느리고 있으며, 최근 원플러스와 재합병했기에 이 회사 브랜드들이 오포의 자체칩 개발로 혜택 받는 것을 기대할 수 있다. 이미 시장에서는 오포와 원프러스의 안드로이드12 기반 OS인 컬러OS와 옥시전OS를 합병한 OS개발 소식까지 나온 마당이다.

비보는 오포와 함께 다양한 스냅드래곤 대안을 모색해 왔다. 지난해에는 삼성 엑시노스 1080 칩셋을 탑재한 비보 X60/X60 프로 중국판을 발표했다. 한편으로 비보는 자이스 광학과 손잡고 주력 제품인 비보 X70 프로 플러스용으로 자체 개발한 V1 이미지시그널프로세서(ISP)도 발표했다. 이 자체 ISP는 탑재된 일부 AI 기능으로 전문적 품질의 사진을 제공한다고 한다.

중국 스마트폰업체, 자체칩 개발 나선 배경엔

수많은 중국 스마트폰 업체들은 최근 스마트기기용 칩 사용에 있어 퀄컴과 미디어텍에 대한 의존도를 줄이려는 움직임을 분명하게 드러내고 있다.

특히 중국 스마트폰업체들에게 퀄컴의 칩셋 공급 의존 그늘에서 벗어나는 것이 왜 그렇게 중요한지에 대한 2가지 정도의 설명이 있다.

첫째는 수년간 스마트폰 칩셋 시장 1위를 차지해 왔던 퀄컴이 독점하는 칩셋 의존에서 벗어나고자 하는 것이다. (물론 이는 중국 스마트폰업체만이 아니다.)

두 선도적인 칩 제조사들 중에서 퀄컴이 더 강한 지배력을 가지고 있으며, 이 업체에서 미디어텍, 삼성의 엑시노스, 화웨이의 하이실리콘을 뛰어넘는 지배력을 떠올리기란 어렵지 않다.

물론 여기에는 좀 더 주의해 지켜봐야 할 상황이 있다.

퀄컴은 1985년 위성 통신 및 통신 장비 공급 업체로 시작해 CDMA 무선통신 기술 혁신과 마케팅에 많은 투자를 한 회사다. 무선통신에 대한 10만 건 이상의 특허를 갖고 있다. 지난1990년대 후반 CDMA폰도 개발했지만 손실을 메우기 위해 일본의 교세라에 사업을 매각했다.

퀄컴은 지난 2007년 모바일 칩셋 ‘스콜피온 시리즈’를 출시하면서 칩셋 업계에 본격적으로 발을 들여 놓았다. 이것이 현재 우리가 스냅드래곤으로 알고 있는 시리즈다. 칩셋(SoC) 디자인을 채택함으로써 퀄컴은 모바일칩에 통신칩(모뎀)을 통합해 휴대폰 제조업체에 판매하기 시작했다. 퀄컴은 CDMA 표준을 장악하게 되면서 독점 공급 라이선싱 조건 등을 통한 반독점적인 공격적 판매 전략을 구사할 수 있었다. 이는 미연방거래위(FTC)가 제소해 2019년 법원의 퀄컴에 대한 독점금지 판결의 일부로도 확인된다.

퀄컴은 당시 미디어텍을 포함한 소규모 경쟁사와 특허를 공유했다. 그러나 퀄컴이 스마트폰 초기 하이엔드 칩셋의 선두 제조사였기 때문에 스마트폰 회사들은 퀄컴의 모뎀뿐만 아니라 애플리케이션프로세서(AP)까지 포함된 전체 칩셋에 의존해야 했다.

또한 퀄컴은 스마트폰의 최소 85%(특정 경우에는 100%)에 스냅드래곤 칩셋을 사용하기로 합의한 경우 그 스마트폰 회사의 로열티를 깎아주기도 했다. 이러한 독점적 관행은 미국 외에도 한국, 일본, 중국, 대만, 그리고 유럽연합(EU) 반독점 규제당국이 퀄컴을 주목하게 만들었다.

퀄컴에 대한 2019년 판결로 퀄컴은 모뎀 공급을 중단 통고 대신 대부분의 휴대폰 제조사들과 라이선스 조건을 재협상해야 했다. 다만 퀄컴이 칩셋 모뎀의 50% 이상(2021년 50% 이상)을 여전히 공급하고 있는 상황에서 기업들이 스냅드래곤 라인업에 계속 의존할 수밖에 없다면 퀄컴의 독점은 그대로가 된다. 따라서 스마트폰기업들은 자체 솔루션으로 퀄컴의 아성에서 벗어나고 싶어 한다. (이에 유일하게 성공한 회사가 애플이다. 애플은 암의 칩 디자인을 사용해 개발한 독자적 바이오닉 A시리즈를 아이폰 시리즈 전체에 탑재하고 있다.)

둘째는 미국 정부의 대중국 제재에 대한 두려움이다.

중국 스마트폰 회사들이 퀄컴에 대항해 자체 칩 설계 능력을 확보하려는 또다른 이유로는 미-중 무역전쟁 격화가 꼽힌다. 이는 특히 중국 회사들로 하여금 미국의 갑작스런 칩 공급 중단조치 같은 것에 대비하도록 이끌었을지도 모른다.

도널드 트럼프 전 대통령 시절 미국 정부가 국가 안보를 이유로 화웨이-미국 기업간 거래를 금지시킨 행정명령은 두나라 무역전쟁에서 가장 큰 타격 중 하나가 됐다. 화웨이 스마트폰 매출과 시장점유율이 급락했고 이 회사의 세계 1위 통신장비 시장 공급사 지위도 위협받고 있다.

화웨이가 구글 안드로이드 OS사용이나 암과의 상업적 활동이 금지됐음에도 이 타격을 다소 나마 완화할 수 있었던 것이 자체 기린 모바일 칩셋 라인업을 갖췄기 때문이다. 이는 다른 회사들도 퀄컴의 제품을 대체할 자체 칩셋을 보유하지 않으면 위험하다는 것을 느끼게 만들었을 것이다 .

퀄컴은 이같은 환경변화 속 경쟁과 계속되는 칩 부족에 따른 수요충족을 위해 고군분투하는 와중에도 2021년에 끝나는 회계연도에 전년 대비 55%의 매출 성장률을 기록하며 순항했다.

하지만 그 퀄컴조차 스마트폰 칩 수요처 변화에 대응해 변신을 시도하고 있다.

구체적으로 말하자면 이 회사는 스마트워치·TWS 헤드셋 등 웨어러블 칩셋, 확장현실(XR) 헤드셋, 5G·와이파이 6/6e 커넥티비티 솔루션, 커넥티드카, AI, 산업 자동화, 산업·의료환경 사물인터넷(IoT) 등에 맞춰 서비스 중이다.

스마트폰업계 독자칩으로 대체하기가 쉽지만은 않다

과연 삼성, 화웨이, 오포, 샤오미 등 스마트폰 기기업체들이 독자적으로 칩셋을 개발해서 스마트폰에 직접 탑재하는 것은 경제적으로 어떤 의미가 있을까.

자체 스마트폰칩셋 개발에 기댄 스마트폰 업체들이 퀄컴과 미디어텍 그늘에서 완전히 벗어날 수 있을까.

실패와 성공은 동전의 양면과 같으니 섣불리 판단하긴 어렵다.

다만 유수의 증권 분석가들은 퀄컴과 미디어텍 같은 성공을 즉각적으로 재현해 내기란 쉽지 않다는 데 분명하게 동의한다. 이들이 이 거대 기업들과 같은 전문 지식을 얻는 데 몇 년이 걸릴지 모르기 때문이란 게 이유다.

애비 그린가르트 테크스폰포텐셜 사장 겸 수석 분석가는 “자신의 칩을 직접 설계하는 것은 어렵고 비용이 많이 들지만 장치를 차별화하는 좋은 방법이 될 수 있으며, 생산량이 충분하다면 마진을 개선할 수 있다. 그러나 경쟁이 치열하다. 애플이 높은 기준을 설정하고, 퀄컴과 미디어는 앞으로 나아가기 위해 박차를 가하고 있어 따라잡기 힘들게 하고 있다. 자체 칩이 퀄컴, 미디어텍, 또는 삼성에서 구입할 수 있는 것과 동일한 성능, 기능, 연결성 및 전력 효율성을 제공하지 못하면 휴대폰의 경쟁력을 높이는 게 아니라 더 떨어지게 만든다”고 말한다.

그는 단일 브랜드에 국한된 칩은 경쟁사보다 경쟁이 덜 치열할 뿐만 아니라 생산과 확장 비용이 더 많이 들 것이라고 설명한다. (유일하게 성공한 회사가 애플이다. 이 회사는 다른 회사들처럼 암으로부터 받은 칩디자인을 단순히 이름만 바꾸는 대신 자체 디자인을 사용한 높은 기준의 A시리즈 바이오닉칩으로 높은 처리성능을 실현했다.)

따라서 스마트폰 업체나 칩셋 개발업체 모두 긴장의 끈을 늦출 수 없다.

시장조사 회사 카운터포인트의 타룰 파탁 연구 책임자는 “칩을 설계하는 것은 복잡하다. 그것들은 다기능화 됐고 제조업체들이 CPU, GPU, DSP, ISP를 최적화된 성능과 통합하는 것은 매우 어려운 일이다. 게다가 무선(RF)통신 모뎀을 칩셋에 통합해야 하는 문제도 있다. 단순한 답은 제조업체들이 퀄컴이나 미디어텍과 경쟁하는 수준에 도달하는 데 몇 년이 걸릴 수 있고 상당한 리소스가 필요할 수 있다는 것이다”고 말한다.

파탁은 퀄컴이 비 스마트폰 분야 칩셋 설계에서 누적 100억 달러 규모의 기회를 창출한 역량도 주목한다. 여기에는 무선(RF) 프런트 엔드 부품, 자동차 및 기타 사물인터넷(IoT) 부품 분야에서 회사가 노력하는 것이 포함된다.

인도IDC의 나브켄다르 싱 이사는 “미디어텍이나 퀄컴같은 이미 시장에서 자리잡은 업체는 현재로선 큰 걱정거리가 아니다. 자체 칩을 시장에 출시하고 확장하는 것은 비용과 시간이 많이 드는 프로세스다. 또한 출시 후에도 스마트폰과의 통합, 테스트 및 시장에서의 수용성이 요구됐다. 게다가 오포와 원플러스와 같은 브랜드가 합병하면, 그들은 더 많은 자원을 공유할 수 있고 결국 칩 개발도 할 수 있다. 그러나 자체 기기를 자체 칩으로 교체하기까지는 몇 년의 노력과 투자가 필요하다”고 말한다.

싱 이사는 “퀄컴과 미디어텍은 그들의 엄청난 고객 포트폴리오로부터 이익을 얻고 있지만 이 두 칩 제조사는 AI, 머신러닝, 카메라 기술과 같은 분야의 발전 및 연구개발에 주의를 기울여야 한다. 특히 구글 텐서처럼 엄청난 충성 고객들을 유인할 수 있는 맞춤형 솔루션에 조심해야 한다. 이 같은 경향은 퀄컴과 미디어텍에게 우려의 대상이 될 전망이다”라고 경고한다.