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리서치센터는 글로벌 AI 생태계를 엔비디아가 제시한 ‘5단 케이크’ 모델에 빗대어 해부했다. 최하단인 에너지(1층)를 토대로 칩(2층), 인프라(3층), 모델(4층), 애플리케이션(5층)이 순차적으로 쌓이는 구조다. 윗단의 서비스가 원활히 작동하려면 하단의 자원과 하드웨어 공급이 선결돼야 하는 고도의 상호의존성을 지닌다.
보고서는 현재 AI 시장의 핵심 변수로 ‘공급망 병목의 확산’을 지목했다. 그래픽처리장치(GPU)와 전력 수급난이 장기화하는 가운데 메모리, 파운드리(반도체 위탁생산), 소재·부품·장비 영역까지 새로운 병목 현상이 번지고 있으며, 글로벌 자본 역시 이 병목 구간을 따라 이동하고 있다는 분석이다.
국가별 분업 구조와 당면 과제도 뚜렷하게 갈렸다. 미국은 칩 설계부터 인프라·모델·애플리케이션 등 케이크 상층부를 주도하고 있으나 막대한 설비 투자의 수익성 증명이 관건으로 꼽혔다. 대만은 파운드리와 서버 조립을 맡아 제조 공정 내 병목 변화에 직면해 있으며, 일본은 핵심 소재·장비 공급국으로서 신기술의 양산 공정 채택 여부가 핵심 과제로 제시됐다. 중국은 미국의 제재 속에 독자적인 AI 반도체 생태계 구축과 자체 투자 확대에 사활을 걸고 있다.
한국은 2층(칩)의 핵심 축인 고대역폭메모리(HBM) 등 메모리 반도체를 전담하는 위치다. 리서치센터는 한국 기업들이 다른 층의 병목 변화에 직접적인 실적 영향을 받는 구조인 만큼, 차세대 HBM 시장에서의 기술 격차 유지와 수익성 방어가 무엇보다 중요하다고 짚었다.
실전 투자자를 위한 포트폴리오 가이드도 담겼다. 5단계 밸류체인별 상장지수펀드(ETF)를 선별 제시하는 한편, 향후 전개될 시장 국면을 △공급망 병목 확대 △AI 슈퍼사이클 연장 △전통적 반도체 사이클 회귀 △미·중 기술 분리 심화 등 네 가지 시나리오로 나누어 대응 전략을 구체화했다.
이영곤 토스증권 리서치센터장은 “5개국 현장을 직접 발로 뛰며 확인한 결과, AI 경쟁력은 특정 분야의 독주가 아닌 ‘5단 케이크’ 전체를 얼마나 견고하게 쌓아 올리느냐에 달려 있다”며 “산업 성장 과정에서 병목이 어디서 터져 나오고 투자 자금이 어느 국가와 기업으로 흘러가는지 면밀히 추적해야 할 시점”이라고 강조했다.
