테크 포커스

Special Report>M.AX Series

설계부터 실증, 제조까지의 K-반도체 다변화 전략
AI와 차세대 반도체 산업의 새로운 지형도

글 한규민 한국팹리스산업협회 정책연구본부장

AX^{AI Transformation} 시대가 본격화되면서, 각 산업 현장에 최적화된 '맞춤형 AI 반도체'가 글로벌 시장의 핵심 화두로 떠올랐다.
제조 지능화 생태계의 핵심 두뇌를 설계하는 '팹리스^Fabless'는 K-반도체의 차세대 돌파구를 열어갈 주인공이다.
설계부터 실증, 시장 확산까지 수요 기업과 팹리스를 '원팀'으로 묶어 독보적 경쟁력을 확보해나갈 M.AX 얼라이언스의 다변화 전략을 짚어본다.

What is M.AX Series?

산업통상부가 주도하는 '제조AX^M.AX 얼라이언스'에는 AI 반도체를 비롯한 주요 산업 분과가 참여하고 있다. M.AX 얼라이언스 전문가들과 함께, 대한민국 핵심 산업이 딥테크와 결합해 어떻게 인공지능 전환^AX을 이뤄내는지 살펴본다.

제조 AX 생태계의 핵심 설계자, '팹리스'의 가치

인공지능AI이 단순한 IT 기술의 진보를 넘어 전 산업의 근본적인 체질을 바꾸는 AX^{AI Transformation} 시대가 본격화됐다. 챗GPT로 대표되는 생성형 AI가 촉발한 연산 폭발의 시대는 필연적으로 'AI 반도체'의 혁신을 요구하고 있다. 글로벌 시장조사기관 리서치 네스터^{Research Nester}에 따르면, 글로벌 제조업 인공지능 시장 규모는 2026년 174억 4000만 달러(약 23조 원)로 추산되며, 향후 2035년까지 연평균 37.7%의 폭발적인 성장세를 기록할 전망이다.

과거의 반도체가 데이터를 단순히 저장하고 처리하는 수준에 머물렀다면, 이제는 산업 현장 최전선에서 스스로 학습하고 추론하며 결정을 내리는 '지능형 두뇌' 역할을 수행해야 한다. 이 거대한 제조 지능화 생태계에서 칩의 밑그림을 그리고 최적의 아키텍처를 창조해내는 주인공이 바로 설계 전문 기업인 '팹리스^Fabless'다. 산업통상부 주도로 출범한 M.AX(제조 AI 전환) 얼라이언스는 이러한 팹리스의 가치에 주목해, 국산 AI 반도체의 '설계-실증-양산-시장 확산'으로 이어지는 완결형 생태계 구축을 최우선 과제로 삼고 있다.

2026년 6월 15일(월) 산업통상부가 서울 양재 엘타워에서 '2026년 M.AX 얼라이언스 AI 반도체 상반기 총회'를 개최했다. 이번 총회에는 팹리스, 파운드리, 반도체 IP 기업,
반도체산업협회, 팹리스산업협회, 한국산업기술기획평가원KEIT 등 업계·관계자 150여 명이 참석한 가운데, 'K-온디바이스 AI 반도체 기술 개발 사업' 추진 방향 등이 논의됐다.

범용을 넘어 '맞춤형 설계'로 K-팹리스의 새로운 돌파구

현재 글로벌 AI 반도체 시장은 막대한 자본과 기술력을 앞세운 소수 빅테크 기업들의 패권 경쟁이 그 어느 때보다 치열하다. 범용 GPU가 시장을 주도하고 있지만, 높은 전력 소모와 천문학적인 비용은 산업 전반에 AI를 도입하려는 기업들에게 큰 진입장벽이 되고 있다. 이에 대한 해답은 각 산업 도메인에 최적화된 고효율·저전력 '신경망처리장치^NPU' 등 맞춤형 AI 반도체 설계에 있으며, 이는 다품종 소량 생산과 기민한 설계 역량을 갖춘 팹리스 기업들의 핵심 독무대다.

구글의 7세대 AI 전용 칩 TPU '아이언우드'. 제미나이^Gemini 3 모델을 뒷받침하는 구글의 차세대 텐서 처리장치TPU.
고비용·고전력 범용 GPU에서 벗어나 특정 AI 연산에 최적화된 맞춤형 AI 반도체를 독자 설계·구축하는 글로벌 빅테크의 대표적 사례다.

실제로 퓨처 마켓 인사이트^{Future Market Insights}의 분석에 따르면, 글로벌 NPU IP 시장 규모는 2025년 약 1억 7250만 달러에서 2035년 약 6억 120만 달러로 연평균 13.3% 성장할 것으로 예측될 만큼 가파른 상승세를 보이고 있다. 시스템 반도체의 꽃이라 불리는 팹리스 분야에서 국내 기업들이 글로벌 점유율을 확대하기 위해서는 이러한 맞춤형 설계 역량 확보가 필수다. M.AX 얼라이언스 AI 반도체 분과는 현장의 니즈를 명확히 파악하는 실태조사를 바탕으로, 기존 모바일에 편중됐던 국내 팹리스의 칩 설계를 로봇·스마트팩토리 등 다양한 산업용 목적에 맞게 다변화하도록 지원하고 있다. 산업별로 요구되는 연산 성능과 전력효율의 기준이 다른 만큼, 수요처의 요구사항을 설계 초기 단계부터 긴밀하게 반영하는 '수요 연계형 설계 로드맵'을 구체화하는 중이다.

주요 AI 반도체 시장 전망

구분	글로벌 제조업 AI 시장 규모	글로벌 NPU IP 시장 규모
기준 수치	174억 4000만 달러(2026년)	1억 7250만 달러(2025년)
전망 수치	폭발적 성장세 지속(2035년)	6억 120만 달러(2035년)
연평균 성장률^CAGR	37.7%	13.3%
출처	리서치 네스터^{Research Nester}	퓨처 마켓 인사이트^FMI

팹리스의 최대 난제, '레퍼런스' 확보를 위한 실증 인프라

아무리 우수한 성능을 갖춘 반도체를 설계하더라도, 이를 실제 산업 현장에서 검증해보지 않으면 시장의 신뢰를 얻을 수 없다. 기존의 많은 국내 팹리스 기업들이 독자적인 칩 개발에 성공하고도 레퍼런스(납품 실적) 부족으로 판로를 찾지 못하는 어려움을 겪어온 이유가 여기에 있다.

영국 반도체 설계 기업 Arm홀딩스의 AGI 전용 CPU. 고효율 아키텍처 설계 역량을 바탕으로 데이터센터 서버용 프로세서 시장에 본격 진출하며 글로벌 AI 반도체 생태계의 다변화를 이끌고 있다.

이를 해결하기 위해 M.AX 얼라이언스는 팹리스 기업들에게 칩의 성능을 테스트하고 최적화할 수 있는 거대한 '실증 테스트베드'를 제공하는 데 주력하고 있다. 국내 제조기업이 보유한 방대한 양의 산업 데이터와 실제 구동 환경을 개방하여, 새로 개발된 AI 반도체를 스마트팩토리의 비전 검사 장비나 자율주행 로봇 등에 직접 탑재해보는 방식이다. 이러한 수요 연계형 실증 과정은 설계상의 오류를 조기에 바로잡고 칩의 신뢰성을 극대화해, 수요 기업이 국산 칩을 안심하고 채택할 수 있는 강력한 명분을 제공한다.

국내 대표 AI 팹리스 리벨리온의 데이터센터용 NPU '아톰'. K-팹리스 기업들이 독자적인 아키텍처 기술력으로 글로벌 시장에 제시하는 대표적인 AI 반도체 사례다.

단순 공급을 넘어, 수요-공급 '원팀^One-Team' 생태계 구축

M.AX 얼라이언스가 K-팹리스 육성을 위해 내놓은 또 다른 승부수는 '시장 확산'을 담보하는 수요 연계형 로드맵이다. 과거에는 팹리스가 독자적으로 칩을 개발한 이후에야 판로를 찾아 나섰다면, 이제는 설계 초기 단계부터 수요처의 요구사항을 반영하는 체계로 전환하고 있다.

수요-공급 ‘원팀^One-Team’ 선순환 구조도

STEP 1. 수요 발굴

산업 현장 니즈 파악

로봇, 스마트팩토리, 모빌리티 등
각 산업군별 요구 성능 스펙 정의.

STEP 2. 맞춤 설계

수요 연계형 NPU 개발

범용 칩의 한계를 극복하는
고효율·저전력 맞춤형 AI 반도체
아키텍처 개발.

STEP 3. 현장 실증

실제 데이터 기반 검증

제조 현장 데이터 및 구동 환경
개방을 통한 칩 신뢰성 확보 및
오류 조기 수정.

STEP 4. 시장 확산

레퍼런스 확보 & 선순환

검증된 국산 AI 칩 활용,
팹리스 판로 개척 및 지속 가능한
반도체 생태계 완성.

산업별로 요구되는 연산 성능과 전력효율의 기준이 철저히 다른 만큼, 칩을 사용할 수요 기업이 팹리스와 긴밀히 협력하는 구조가 필수적이다. M.AX 얼라이언스는 팹리스(공급)와 수요 기업을 '원팀'으로 묶어, 수요 기업은 최적화된 고성능 AI 두뇌를 얻고, 팹리스는 안정적인 레퍼런스와 시장을 선점하는 윈윈^Win-Win 생태계를 완성해나가고 있다.

K-팹리스 다변화 전략

비교 항목	기존 팹리스 방식	M.AX 얼라이언스 '원팀' 방식
설계 방향	범용 GPU 중심 / 모바일 편중 설계	산업별 맞춤형 NPU(로봇·스마트팩토리 등)
레퍼런스(실적)	개발 후 독자 판로 개척(실적 부족 난제)	실제 제조 현장 데이터 기반 실증 테스트베드 제공
생태계 구조	단방향 공급 구조(공급자 중심)	수요 기업 - 팹리스 '원팀' 선순환 구조
기술 목표	단순 데이터 저장 및 처리	스스로 학습·추론하는 지능형 두뇌 구현

초연결 시대, K-팹리스가 이끄는 AI 반도체 르네상스

앞으로의 AI 반도체는 자율주행 모빌리티의 눈과 발이 되고, 스마트 국방 체계로 전술적 판단을 내리며, 의료 현장에서 생명을 구하는 등 극도로 다변화된 융합 산업의 핵심 인프라가 될 것이다.

아울러 글로벌 AI 반도체 패권 전쟁이 심화되는 지금, K-팹리스의 성패는 단순히 개별 기업의 설계 기술력에만 달려 있지 않다. 설계된 칩을 선제적으로 검증하고 적기에 양산해낼 수 있는 국내 파운드리와의 밀착 협력, 그리고 핵심 반도체 IP(지식재산권) 생태계의 자립화가 동시적으로 이루어져야 한다. M.AX 얼라이언스가 추진하는 수요 연계형 파이프라인은 팹리스와 수요 기업을 잇는 것에 그치지 않고, 설계-제조-실증을 아우르는 국가 차원의 반도체 삼각 편대를 완성하는 핵심 전략이다.

현재 M.AX 얼라이언스 AI 반도체 분과는 수요처의 요구를 반영한 '맞춤형 설계'와 현장 데이터 기반의 '실증 지원'을 조화롭게 맞추어나가고 있다. 이 견고한 수요 연계형 파이프라인 위에서 우리 팹리스 기업들이 마음껏 기량을 펼칠 때, 대한민국의 AI 반도체 산업은 비로소 진정한 글로벌 경쟁력을 갖추고 K-반도체의 새로운 르네상스를 열어갈 것이다. 민관의 역량을 하나로 결집하는 M.AX 얼라이언스가 그 담대한 도약의 든든한 가교가 될 것을 확신한다.

한규민 한국팹리스산업협회 정책연구본부장
반도체·디스플레이 장비 제조 현장을 거쳐 차세대지능형반도체사업단에서 상용 반도체 R&D 기획과 국가 연구과제 관리를 전담했다. 현장 실무와 국가 R&D 정책 전문성을 겸비한 반도체 전문가로,
현재 글로벌 AI 반도체 기술 패권 경쟁 속에서 K-팹리스 기업의 경쟁력 강화와 수요 연계형 생태계 구축을 위한 정책 수립에 앞장서고 있다.