AI 가속기·온디바이스 AI 관련주 분석, 2025년 하반기 엔비디아 다음 투자처는?

"엔비디아의 GPU가 AI 반도체 시장을 장악하고 있지만, 이게 전부일까?" 생성형 AI의 폭발적 성장은 AI 연산을 모든 기기로 확산시키고 있습니다.

갤럭시 S25 시리즈의 강화된 온디바이스 AI 기능처럼, 실시간 번역, 이미지 생성 등의 AI를 언제 어디서나 즉시 사용하려는 니즈가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이러한 변화는 기존 GPU 중심의 생태계를 넘어 새로운 투자 기회를 만들고 있습니다. 이제 AI 가속기와 온디바이스 AI 기술이 엔비디아의 독주를 위협하는 차세대 혁신의 중심에 서고 있습니다.

AI 가속기와 온디바이스 AI 핵심 개념

AI 가속기란?

AI 가속기는 CPU와 GPU의 범용성을 포기하고 AI 연산에만 특화된 반도체 칩입니다.

NPU(Neural Processing Unit), TPU(Tensor Processing Unit) 등이 대표적이며, 딥러닝 학습과 추론 과정의 행렬 연산에 집중합니다.

온디바이스 AI란?

온디바이스 AI는 서버나 클라우드 연결 없이 스마트폰, 노트북 등의 기기 자체에서 AI 연산을 수행하는 기술입니다. 데이터 보안, 빠른 응답 속도, 낮은 전력 소비라는 핵심 장점으로 주목받고 있습니다.

시장 규모 전망

글로벌 온디바이스 AI 시장은 2025년부터 연평균 27.95% 성장하여 2030년까지 1,739억 달러(약 234조원) 규모로 확대될 전망입니다.

투자자가 주목해야 할 AI 반도체 관련주

투자자가 주목해야 할 AI 반도체 관련주

1. 메모리 반도체 절대 강자들

SK하이닉스(000660) - AI 메모리 시장 독주체제 지속

2025년 하반기 투자 포인트

• 2024년 3분기 매출 17조5731억원, 영업이익 7조300억원으로 역대 신기록 달성 후 2025년 연간 매출 25조원 돌파 전망
• HBM4 로드맵: 2025년 하반기 HBM3E 8H(24GB) 양산 본격화와 더불어, HBM4 12단은 이미 2025년 상반기부터 고객사에 샘플 공급을 시작했으며, 하반기에는 양산을 목표
• 차세대 공급 계약: 엔비디아 블랙웰 울트라(2025년 출시) 전용 HBM 독점 공급 계약 기대감
• 시장 지배력: HBM 매출 비중이 전체 D램의 30%에서 2025년에는 50% 이상으로 확대 전망

핵심 성장 동력

• 엔비디아, AMD, 인텔과의 전략적 파트너십 강화
• 차세대 AI 워크로드(멀티모달 AI, 로보틱스)에 최적화된 메모리 솔루션
• 2025년 하반기 본격화되는 온디바이스 AI 기기용 LPDDR 특수 수혜

리스크 요소

• 메모리 피크아웃 시점에 대한 불확실성
• 중국 수출규제 강화 가능성

삼성전자(005930) - HBM 턴키 솔루션으로 역전 노린다

2025년 하반기 투자 포인트

• HBM 턴키 경쟁력: 파운드리(3나노)+메모리(HBM)+패키징 통합 솔루션으로 차별화
• 갤럭시 AI 2.0: 2025년 상반기 출시될 갤럭시 S25 Ultra에 온디바이스 AI 기능 대폭 강화
• 엑시노스 2500: 자체 NPU로 퀄컴 스냅드래곤과 온디바이스 AI 성능 경쟁 본격화

미래 성장 동력

• HBM3E 12H(36GB) 2025년 하반기 양산으로 초고용량 메모리 시장 공략
• 자동차용 온디바이스 AI 칩셋 개발로 새로운 성장 동력 확보
• 삼성 디스플레이와의 시너지로 폴더블+AI 통합 생태계 구축

경쟁 우위

• 수직계열화를 통한 원가 경쟁력과 공급망 안정성
• B2C 브랜드 파워로 온디바이스 AI 생태계 직접 구축 가능

2. 부품·소재 전문 기업들

LG이노텍(011070) - AI 비전의 핵심 파트너

2025년 하반기 투자 포인트

• 애플 비전 프로 2세대: 2025년 하반기 출시 예정인 차세대 애플 AR/VR 기기 카메라 모듈 독점 공급 기대
• AI 카메라 혁신: 온디바이스 AI 기반 실시간 객체 인식, 배경 분리 등 고도화된 이미지 처리 기능 지원
• 자율주행 라이다: 테슬라, 메르세데스-벤츠 등 프리미엄 차량용 라이다 센서 공급 확대

기술 경쟁력

• 소형화된 고해상도 페리스코프 카메라 모듈로 스마트폰 AI 사진 품질 혁신
• 차량용 서라운드 뷰 카메라와 AI 융합으로 완전자율주행 기여

삼성전기(009150) - 온디바이스 AI 생태계의 숨은 강자

2025년 하반기 투자 포인트

• 초고용량 MLCC: 온디바이스 AI 칩의 전력 안정성 확보를 위한 고용량 적층세라믹콘덴서 수요 폭증
• 카메라 모듈: 아이폰 17 시리즈(2025년 출시)용 AI 최적화 카메라 모듈 공급 예정
• 5G/6G 통신부품: 온디바이스 AI와 클라우드 AI 하이브리드 연동을 위한 초고속 통신 부품

성장 전략

• 삼성 그룹 내 수직계열화 시너지로 갤럭시 AI 생태계 핵심 부품 독점 공급
• 전기차 충전소 통신 모듈로 AI 기반 스마트 충전 인프라 시장 선점

3. 국내 AI 반도체 혁신 기업들

텔레칩스(054540) - K-AI 칩의 희망주

2025년 하반기 투자 포인트

• 국산 AI 프로세서: 텔레칩스 자체 개발 NPU가 탑재된 차량용 인포테인먼트 시스템이 2025년 하반기부터 현대·기아차에 본격 탑재 예정
• 테마주 모멘텀: 온디바이스 AI 관심 증가로 최근 한 달간 주가 90% 급등
• 정부 정책 수혜: K-반도체 벨트 사업과 AI 국산화 정책의 핵심 수혜주

기술 차별화

• 저전력 영상처리에 특화된 자체 아키텍처로 배터리 기반 AI 기기에 최적화
• 엣지 AI 추론 성능에서 글로벌 경쟁사 대비 전력효율 2배 우위

성장 가능성과 리스크

• 기회: 중국산 AI 칩 대체 수요와 공급망 다변화 트렌드
• 위험: 글로벌 대기업 대비 기술력과 생산규모의 현실적 한계

네패스(033640) - AI 칩 패키징의 숨은 강자

2025년 하반기 투자 포인트

• 첨단 패키징 수혜: SK하이닉스 HBM과 시스템반도체의 첨단 패키징 아웃소싱 물량 확대
• AI 칩 테스트: 온디바이스 AI 칩의 복잡한 테스트 공정에서 핵심 역할 담당
• 협력 관계 강화: 삼성전자 파운드리 사업부와 3나노 AI 칩 패키징 협력 확대

기술 경쟁력

• 플립칩, 와이어본딩 등 다양한 패키징 기술로 고객사별 맞춤형 솔루션 제공
• AI 칩의 열 관리와 신호 무결성 최적화 기술 보유

4. 해외 AI 가속기 대장주들

퀄컴(QCOM) - 온디바이스 AI의 절대 왕좌

2025년 하반기 투자 포인트

• PC AI 시장 본격 진출: 스냅드래곤 X2 엘리트 시리즈는 2025년 9월에 공식 공개되었으며, 이를 탑재한 AI PC 제품들은 2026년 상반기부터 시장에 본격 출시될 예정
• 스마트폰 AI 지배력: 갤럭시 S25, 아이폰 17 등 2025년 플래그십 스마트폰의 80% 이상이 퀄컴 스냅드래곤 탑재 전망
• 자동차 AI: 2025년 하반기부터 BMW, 메르세데스-벤츠 등에 차량용 AI 플랫폼 본격 공급

핵심 기술

• 헥사곤 NPU: 온디바이스 AI 추론 성능에서 애플 A17 Pro 대비 40% 우위
• 오케스트라 AI 스택: 개발자가 쉽게 온디바이스 AI 앱을 개발할 수 있는 통합 플랫폼

성장 전망

• AI PC 시장에서 인텔·AMD와의 3파전 구도로 새로운 성장 동력 확보
• 2025년 본격화되는 윈도우 온디바이스 AI 생태계에서 핵심 플랫폼 역할

AMD(AMD) - 데이터센터와 PC 양면 공략

2025년 하반기 투자 포인트

• MI325X 출시: 2024년 4분기에 생산이 시작되었으며, 2025년 1분기부터 주요 고객사에 판매가 시작된 상황
• 라이젠 AI 300: 2025년 하반기 출시될 차세대 PC용 AI 프로세서로 퀄컴과 AI PC 시장 경쟁
• ROCm 생태계: 오픈소스 AI 개발 플랫폼으로 엔비디아 CUDA 독점 구조에 도전

경쟁 우위

• 높은 메모리 대역폭: MI300X 기준 엔비디아 H100 대비 2.4배 큰 HBM 용량
• CPU+GPU 통합 아키텍처로 AI 워크로드 최적화

주요 고객 확보

• 마이크로소프트 Azure, 메타 등 빅테크 기업들의 엔비디아 의존도 분산 수요 포착

2025년 하반기 투자 전망과 리스크

리스크 관리 포인트

기술 리스크: AI 기술 발전 속도가 빨라 특정 기술이 빠르게 도태될 가능성

밸류에이션 리스크: 일부 테마주의 경우 기대감 대비 과도한 프리미엄 형성

규제 리스크: 미중 기술패권 경쟁 심화, 첨단 반도체 수출통제 확대 우려

경기 민감성: 반도체 업종 특성상 글로벌 경기 둔화 시 업황 급랭 위험

2025년 하반기 시장 전망

SK하이닉스의 2024년 3분기 역대 최대 실적과 HBM 매출 급증은 AI 메모리 시장의 폭발적 성장을 입증했습니다. 2025년 하반기는 이러한 성장이 온디바이스 AI로 확산되면서 새로운 투자 사이클의 전환점이 될 것으로 전망됩니다.

특히 주목할 점은 하드웨어 혁신이 소프트웨어 생태계에 미칠 파급효과입니다. 더 빠르고 효율적인 AI 칩은 더 정교한 언어모델과 생성형 AI 서비스를 일상 기기에서도 구현 가능하게 만들 것입니다.

 

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본 글은 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 특정 종목에 대한 투자 권유나 매매 추천이 아닙니다. 모든 투자 결정은 개인의 판단과 책임 하에 신중히 이루어져야 합니다.