온디바이스 AI 확산에 'MCU' 급부상…K팹리스 틈새공략 주목

[이데일리 송재민 기자] 인공지능(AI) 열풍이 서버와 클라우드를 넘어 기기 자체에서 연산하는 ‘온디바이스 AI’ 시대로 확산되면서 반도체 시장의 무게추도 이동하고 있다. 그간 단순 제어용 칩으로 인식되던 마이크로컨트롤러유닛(MCU)이 AI 연산을 수행하는 핵심 부품으로 급부상하고 있다.

사진은 ST마이크로일렉트로닉스의 자동차용 AI 가속 MCU '스텔라 P3E'. (사진=ST마이크로일렉트로닉스)

24일 관련 업계에 따르면 LX세미콘은 주력 사업인 디스플레이구동칩(DDI) 의존도를 낮추기 위해 MCU를 비롯한 신사업 육성에 속도를 내고 있다. 지난해 글로벌 IT 세트 시장의 회복 지연과 메모리 반도체 가격 상승으로 제조 원가 부담이 커진 상황에서도 미래 먹거리를 위한 투자는 오히려 확대했다. MCU 역시 이러한 ‘포스트 DDI’ 전략의 핵심 축으로 자리 잡고 있다.

온디바이스 AI는 클라우드 서버를 거치지 않고 기기 자체에서 데이터를 처리하는 방식이다. 지연시간을 줄이고 보안성과 전력 효율을 동시에 확보할 수 있다는 점에서 주목 받고 있다. 이에 따라 가전·자동차·산업 설비 전반에서 실시간 데이터 처리와 저전력 운영을 요구하는 수요가 빠르게 늘고 있다. 특히 MCU는 차량과 산업 설비의 ‘두뇌’ 역할을 하는 핵심 반도체로, 전장화가 가속화되는 자동차 시장과 스마트팩토리 확산 흐름 속에서 중요성이 더욱 커지는 추세다.

시장 성장성도 뚜렷하다. 시장조사업체 포춘비즈니스인사이트에 따르면 글로벌 MCU 시장은 2028년 513억달러 규모로 성장할 전망이다. 특히 사물인터넷(IoT) 특화 MCU 시장은 지난해 68억달러에서 2034년 198억달러로 확대되며 연평균 12.5%의 높은 성장세가 예상된다. 스마트홈, 산업 자동화, 의료기기 등 다양한 분야에서 저전력 기반의 AI 연산 수요가 증가하고 있기 때문이다.

이 같은 흐름 속에서 LX세미콘은 R&D 투자를 확대하며 신사업 기반을 강화하고 있다. 지난해 연구개발(R&D)에 2270억7800만원을 투입해 매출 대비 비중을 13.9%까지 끌어올렸고, 4분기 기준으로는 15.1%를 기록했다. 가전용 MCU를 시작으로 차량용 반도체까지 영역을 넓히며 자율주행·커넥티드카 시장 대응에도 속도를 내고 있다.

어보브반도체도 온디바이스 AI 흐름에 맞춰 신경망처리장치(NPU)를 결합한 ‘AI MCU’ 개발에 박차를 가하고 있다. 단순 제어를 넘어 기기 스스로 데이터를 학습·판단하는 구조를 구현해 차세대 MCU 시장을 선점하겠다는 전략이다. 특히 MCU 핵심 경쟁력인 아날로그 IP를 자체 설계해 차별화된 기술력을 확보했다는 평가다.

다만 시장 구조는 여전히 해외 기업 중심이다. 인피니언, 르네사스, NXP, ST마이크로일렉트로닉스, 텍사스인스트루먼트(TI), 마이크로칩 등 ‘빅6’가 글로벌 MCU 시장의 80% 이상을 점유하고 있다. 특히 신뢰성이 중요한 차량·산업용 MCU 분야는 해외 의존도가 높다.

업계에서는 온디바이스 AI 확산이 이러한 구조에 변화를 가져올 변곡점이 될 수 있다고 보고 있다. 기존 범용 MCU 시장은 진입 장벽이 높지만, AI 연산 기능이 결합된 차세대 MCU 시장은 이제 막 형성되는 단계이기 때문이다.

한 업계 관계자는 “온디바이스 AI는 MCU 시장의 세대교체를 의미한다”며 “국내 팹리스가 AI MCU 등 고부가가치 영역에서 틈새를 공략한다면 글로벌 기업 중심의 시장 구조에도 균열이 생길 수 있을 것”이라고 말했다.