반도체 기술 자립 나선 中, 설계·장비·소프트웨어 전방위 밸류체인 구축

中, 화웨이 필두로 반도체 주권 본격화
美 정부 제재 속 설계 자립으로 맞불 
설계·장비·생산까지 독자 공급망 구축

미국 정부의 대중국 반도체 제재 속에 중국 기업들이 설계·장비·소프트웨어 등 반도체 전 분야에서 글로벌 경쟁력 확보에 속도를 내고 있다. 연이어 토종 반도체 기술을 선보이는 등 구체적인 성과가 나타나는 가운데, 반도체 소프트웨어의 오픈소스 전환 등을 통해 기술 자립에도 나선 모양새다. 특히 화웨이를 중심으로 한 중국 내 반도체 밸류체인이 가시화되면서 글로벌 반도체 시장에서 미국과 중국 간 기술 패권 경쟁은 한층 더 치열해질 전망이다.

美 독점 구조의 EDA 시장에 토종 툴 공개

16일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 전날 중국 선전에서 열린 반도체 산업 생태계 박람회(SEMiBAY 2025)에서 중국의 독자적인 지식재산권(IP)으로 개발된 반도체 설계 자동화(EDA) 툴이 공개됐다. 이날 토종 EDA를 공개한 우한 치윈팡 테크놀로지는 중국 반도체 장비 제조사 사이캐리어(SiCarrier)의 자회사로 2023년 화웨이 산하 연구소에서 출발했다. 사이캐리어는 선전시 정부의 막대한 지원 아래 국산 장비를 화웨이에 납품하며 반도체 굴기의 비밀 병기로 평가받는다.

EDA는 반도체 칩의 회로 설계와 검증에 사용되는 필수 소프트웨어로, 반도체 패권을 좌우할 핵심 요소로 꼽힌다. 인공지능(AI) 반도체의 성능을 결정짓는 미세 공정이 설계 역량에 크게 의존하고 있기 때문이다. 특히 EDA는 미국이 절대 우위를 차지한 반도체 자산이다. 반도체 생산과 장비가 대만·한국·네덜란드·일본 등으로 분산된 반면, EDA는 케이던스, 시놉시스를 비롯해 윈슨빌에 본사를 둔 지멘스 EDA 사업부가 세계 시장의 70% 이상을 장악하고 있어 미국의 독점적 지위가 공고한 분야다.

그러나 이번에 중국이 토종 EDA를 공개함에 따라 EDA 분야에서도 중국의 추격이 한층 거세질 것으로 전망된다. 업계에서는 화웨이(반도체 제조)를 필두로 장비(사이캐리어)와 설계 소프트웨어(치윈팡)를 잇는 중국 내 밸류체인이 구축되고 있다는 평가가 나온다. 실제로 케이던스·시놉시스·지멘스 3사의 중국 시장 점유율은 6년 전 90%에 달했지만, 현재는 70%대를 기록하며 점차 하락하는 추세다. 그 빈자리는 엠피리언, 프리마리우스 등 중국 정부의 전폭적인 지원을 받는 현지 EDA 기업들로 채워지고 있다.

화웨이, RISC-V 활용해 Arm 의존도 낮춰

반도체 설계 분야에서도 화웨이의 추격이 두드러진다. 화웨이의 반도체 칩 설계는 자회사인 하이실리콘이 맡고 있다. 지난 1분기 화제가 됐던 AI 가속기 어센드910도 하이실리콘이 설계한 제품이다. 이 회사는 수천 명의 설계 인력을 확보해 AI 가속기부터 모바일용 애플리케이션프로세서(AP), 서버용 프로세서 등 다양한 제품군을 개발하고 있다. 미 정부의 제재 이후에는 자체 핵심 설계 IP 확보에도 속도를 내고 있다. AP에 적용되는 아키텍처 코어 타이샨(Taishan)이 대표적인 사례다.

최근에는 오픈소스 명령어 체계인 RISC-V 개발에 힘쓰고 있는 것으로 전해진다. 미국의 제재로 영국의 반도체 설계 회사 Arm의 IP 접근이 제한된 상황에서 중국 반도체 업체들이 대안으로 채택하고 있는 구조다. 하이실리콘은 이미 2019년 RISC-V 기반 보안 카메라용 칩을 출시한 바 있다. 업계 관계자는 “중국 팹리스 기업들은 Arm 의존도를 낮추고 설계 자율성을 확보하기 위해 RISC-V 기반 반도체 개발에 주력하고 있다”며 “장기적으로 중국 기업의 RISC-V 도입 비중이 커질 것”이라고 설명했다.

다만 화웨이의 칩은 미국의 제재 속에 중국 파운드리(반도체 위탁생산) 기업인 SMIC의 7나노 공정에 의존하고 있다. 화웨이는 2020년까지는 TSMC의 최선단 노드를 이용했는데, 마지막으로 생산된 기린9000은 TSMC 5나노 공정을 활용했다. SMIC의 7나노 공정은 현시점 화웨이가 활용할 수 있는 최선단 공정이다. 어센드910 시리즈도 SMIC의 7나노 공정을 적용했다. SMIC가 5나노 공정 개발을 추진하고 있지만, 극자외선(EUV) 장비를 비롯한 선단 공정용 장비 수입이 막혀 있어 공정 개발이 어려운 상황이다.

화웨이는 이를 타개하기 위해 어드밴스드 패키지 기술을 적극 도입하고 있다. 최근 출시한 어센드910C가 대표적이다. 이 제품은 기존 어센드910B 칩 두 개를 어드밴스트 패키징으로 연결해 성능을 끌어올렸다. 엔비디아의 AI 반도체 H100과 비교해 60% 수준의 연산 성능을 구현한 것으로 전해진다. 나아가 화웨이는 어센드910C보다 진화한 차세대 칩 어센드 910D를 개발 중이다. 해당 제품은 4개의 칩을 연결한 구조가 적용되는데, 화웨이는 이와 관련한 특허도 최근 출원한 것으로 알려졌다.

엔비디아 맞서 AI 반도체 소프트웨어 공개

반도체 소프트웨어 분야에서도 미국의 기술적 우위가 흔들리고 있다. 지난 8월 화웨이는 AI 반도체용 소프트웨어 플랫폼 CANN(Compute Architecture for Neural Networks)을 오픈소스로 전환하기로 결정했다. CANN은 화웨이의 AI GPU 전용 소프트웨어로, 이기종 컴퓨팅 아키텍처를 기반으로 하며 여러 계층의 프로그래밍 인터페이스를 제공해 AI 애플리케이션 개발을 지원한다. 이는 엔비디아의 CUDA와 비슷한 구조로, 개발자들이 어센드 칩에 최적화된 AI 모델을 쉽게 구현할 수 있도록 지원한다.

특히 이번 조치는 엔비디아의 폐쇄형 CUDA 생태계에 대응해 개발자 유입을 촉진하고, AI 반도체 자립 생태계를 구축하기 위한 전략으로 풀이된다. 화웨이는 이미 중국의 주요 AI 기업, 대학, 연구기관, 산업 파트너들과 협력해 어센드 오픈 소스 생태계를 구축하는 방안을 논의한 것으로 전해졌다. 엔비디아는 오랜 기간 CUDA를 폐쇄형으로 유지해 GPU에 대한 종속성을 높여왔다. 이 때문에 업계의 불만도 적지 않았다. 개발자들이 CUDA로 소프트웨어를 개발하려면 반드시 엔비디아 GPU만을 사용해야 하기 때문이다.

SCMP는 “화웨이가 엔비디아를 언급하지는 않았지만, 이번 조치는 엔비디아를 대체할 플랫폼으로 기술 자립을 추진하겠다는 의미”라며 "최근 중국 기업들이 자국산 제품을 적극 활용하고 있는 점도 이번 결정에 영향을 미쳤다"고 평가했다. 엔비디아는 그동안 중국 시장을 겨냥해 개발한 AI 반도체 H20을 판매해 왔다. 그러나 4월부터 도널드 트럼프 행정부의 규제 강화로 이를 수출할 수 없게 됐다. 최근 트럼프 대통령이 수출 재개를 승인하면서 화웨이를 비롯한 중국 기업들의 대응 전략도 강화되고 있는 것으로 분석된다.