AI 실리콘 스택 4대 병목 — Micron, Amkor, Broadcom, Marvell 한 층씩 해부

엔비디아 GPU 한 장이 데이터센터 렉에 꽂히기까지, 사실 GPU보다 더 중요한 부품이 4개 있다. 그리고 그 4개 모두 지금 공급이 부족하다.

이 글에서는 AI 실리콘 스택의 4단계 병목 — HBM 메모리, CoWoS 패키징, 커스텀 AI 칩, 광 트랜시버 — 을 한 층씩 뜯어본다. 각 층마다 누가 1등이고, 그 1등이 왜 지금 비대칭적으로 유리한지를 본다.

내가 이 4개 종목을 한 번에 묶어서 보는 이유는 단순하다. 이 4개 중 하나라도 막히면 엔비디아도 못 돈다. 그러니 엔비디아의 마진 확장 스토리는 사실 이 4개 종목의 마진 확장 스토리와 동일한 시점에 같이 일어난다.

1단계: HBM 메모리 — Micron의 비대칭

세 회사가 전 세계 HBM을 다 만든다. SK Hynix 62%, Micron 21%, Samsung 17%. 4번째 옵션은 없다.

HBM은 엔비디아 AI 칩 위에 물리적으로 적층되는 메모리다. 칩이 학습·추론 중 데이터를 읽고 쓰는 속도가 거의 전적으로 HBM 대역폭에 달려 있다. 그래서 GPU 사양에 "HBM3e 192GB" 같은 표현이 따라붙는다.

지금 세 회사 모두 2026년치 생산이 매진 상태고, 대기열은 이미 2027년으로 넘어갔다. 수요가 세 회사가 만들 수 있는 양을 초과한다는 뜻이다. AI 빌드아웃 전체가 HBM이 풀릴 때까지 기다리는 구조다.

여기서 호르무즈 변수가 끼어들면 그림이 바뀐다. 카타르 헬륨 수출이 흔들리면 한국 fab은 헬륨을 비싸게 사 와야 한다. SK Hynix와 Samsung은 한국 fab 의존도가 높다. Micron은 미국 fab을 돌리고 국내 헬륨 비축에 접근한다.

결과적으로 둘 중 하나가 일어난다 — Micron이 점유율을 가져가거나, 시장 가격 자체가 올라간다. 둘 다 Micron 마진에 플러스다.

매출이 작년에 56% 늘었고, 주당순이익은 175% 늘었다. PEG 비율 0.25는 성장률 대비 주가가 말이 안 되게 싸다는 뜻이다. 내가 이 리스트에서 가장 빠른 성장을 보고 있는 종목이다.

2단계: CoWoS 패키징 — Amkor의 오버플로

CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)는 엔비디아 AI 칩을 만드는 마지막 조립 공정이다. 컴퓨트 다이, HBM 메모리, 인터커넥트 — 이 모든 걸 하나의 고밀도 모듈로 묶는다. CoWoS가 없으면 칩 자체가 만들어지지 않는다.

이 작업은 대부분 TSMC가 한다. 그런데 엔비디아가 TSMC CoWoS 캐파의 50% 이상을 이미 잡아놨다. 즉 Broadcom, AMD, 모든 커스텀 ASIC 메이커는 다른 공급처를 찾아야 한다는 뜻이다.

그 "다른 공급처"가 Amkor다. CHIPS Act 자금으로 지어진 애리조나 공장은 TSMC 미국 fab 바로 옆에 있다. 첨단 패키징 매출이 올해만 3배 가까이 늘 것으로 예상된다 — TSMC가 못 받는 오버플로 수요가 그대로 Amkor로 흘러가기 때문이다.

CoWoS 수요는 연 80% 성장 중이다. 공급은 연 50%만 성장한다. 이 격차는 2026년에 메워지지 않는다.

3단계: 커스텀 AI 칩 — Broadcom의 두 개 레이어

Broadcom은 AI 백로그만 $730억으로 2026년에 들어왔다. AI에 가장 많이 쓰는 5대 기업과 18~24개월 분량의 매출을 미리 잠갔다는 뜻이다.

Broadcom이 특이한 건 네트워킹 실리콘 레이어의 두 부분을 동시에 갖고 있다는 점이다.

첫째, 커스텀 AI 가속기 설계. Google, Meta, Amazon, Microsoft가 자기 워크로드에 최적화된 칩을 원했을 때 — 엔비디아를 그냥 사는 대신 — 모두 Broadcom으로 갔다. Google TPU, Meta MTIA, Amazon Trainium 모두 Broadcom 팀과 공동 설계됐다. 커스텀 AI 칩 시장의 60~70%를 가져갔다.

둘째, 이더넷 스위칭. 데이터센터 내부에서 모든 서버를 연결하는 패브릭이다. 경쟁 표준 싸움이 끝났고, 오픈 이더넷이 이겼다. Broadcom의 Tomahawk 6가 그 시장의 80%를 장악한다. 하이퍼스케일러가 100만 GPU 클러스터를 지을 때, 그 안의 모든 GPU는 Broadcom 실리콘을 거쳐 통신한다.

지난 분기 AI 매출이 $80억으로 전체의 43%를 차지했다. 다음 분기 가이던스는 27% 추가 성장이다. AI는 더 이상 각주가 아니라 핵심 사업이 됐다.

4단계: 광 트랜시버 — Marvell의 광학 DSP

올해 출하될 800G 이상 광 트랜시버가 6,300만 개다. 작년 대비 2.6배 점프. 그 모든 트랜시버 안에 Marvell 칩이 들어간다.

그 칩은 광학 DSP다. 서버에서 나온 전기 신호를 광섬유를 통해 흘려보낼 빛 펄스로 변환하는 프로세서다. 이 시장은 사실상 Marvell과 Broadcom의 듀오폴리고, Marvell이 1위다.

왜 모든 하이퍼스케일러가 갑자기 광학으로 가나? 물리 때문이다. 224 Gbps 신호 속도에서 구리 케이블은 1m도 못 간다. 그리고 클러스터 전체 전력의 30%를 잡아먹는다. 광학(포토닉스)은 이걸 70% 줄인다. 데이터센터 업계는 선택권이 없다 — 광학으로 갈 수밖에 없다.

4년 전만 해도 Marvell은 그냥 이더넷 칩 회사였다. 2021년에 $100억을 들여 Inphi를 인수하면서 광학 실리콘 포지션을 처음부터 만들어냈다. 그 인수 시점에는 거의 존재하지 않던 사업 부문에서 단 1년 만에 EPS가 3배가 됐다.

4단계 종합: 누가 진짜 베타가 큰가

종목	시장 점유	핵심 트리거	내가 보는 베타
Micron	HBM 21%	헬륨/한국 fab 비용 비대칭	매우 높음
Amkor	CoWoS 2순위	TSMC 오버플로 수요	높음
Broadcom	커스텀 칩 60~70%	하이퍼스케일러 capex	중간
Marvell	광학 DSP 1위	800G+ 전환 가속	높음

내 개인 의견을 정리하면 — 이 4개 중에서 PEG 0.25의 Micron이 가장 저평가, $730억 백로그를 깐 Broadcom이 가장 안전, 광학 사이클이 막 시작된 Marvell이 가장 비대칭 업사이드, Amkor가 가장 변동성 큰 베팅이다.

리스크 / 반론

내가 이 4개에 대해 가장 진지하게 듣는 반론은 두 개다.

첫째, 사이클. 반도체는 사이클 산업이다. HBM 매진과 CoWoS 부족은 영원하지 않다. 20272028년 신규 캐파가 들어오면 가격은 정상화된다. 다만 그 사이 1824개월의 마진 확장 구간이 있다는 게 내 가정이다.

둘째, 엔비디아 의존. 이 4개 모두 엔비디아 매출에 일정 부분 묶여 있다. 엔비디아 자체가 흔들리면 같이 흔들린다. 다만 Broadcom의 커스텀 칩 비중과 Marvell의 광학 비중을 보면 엔비디아 의존이 지속적으로 줄어드는 추세다.

이 두 리스크를 받아들일 수 있다면, 4개 모두 향후 5년 가장 빠른 성장이 일어날 자리에 있다고 본다.

FAQ

Q: HBM 시장에 4번째 진입자가 나올 가능성은? A: 단기적으로는 거의 없다. HBM 양산은 자본·기술 진입장벽이 매우 높고, 새 fab을 짓고 수율을 올리는 데 최소 4~5년이 걸린다. 2030년 전에는 4번째 옵션을 기대하기 어렵다.

Q: Amkor의 CoWoS 매출이 정말 3배 늘 수 있나? A: 회사 가이던스 기준이다. 다만 베이스가 작기 때문에 절대 매출 규모로는 여전히 TSMC의 일부분에 불과하다. 비율 성장이 큰 만큼 실패 리스크도 비례한다.

Q: 광학 트랜시버는 결국 정상 사이클로 돌아오는 거 아닌가? A: 맞다. 다만 800G → 1.6T → 3.2T 전환은 한 번 일어나면 되돌리기 어렵고, 그동안 매년 수량과 단가가 동시에 올라간다. 사이클이 정상화되는 시점이 2028년 이후라고 본다.

Q: Broadcom 주가가 너무 비싸 보이는데? A: 동의한다. 다만 $730억 백로그를 1년 매출로 환산하면 PEG가 의외로 합리적이다. 멀티플이 부담스러우면 분할 매수 또는 조정 시점을 기다리는 게 합리적이다.