AI와 반도체는 각각의 기술을 넘어, 국가 전략 차원에서 서로 긴밀하게 연결된 핵심 산업입니다. 2025년 현재 미국은 생성형 AI와 고성능 컴퓨팅 기술을 자국 산업의 성장 동력으로 육성하고 있으며, 이들 기술의 기반이 되는 첨단 반도체의 자급 역량 확보를 동시에 추진하고 있습니다. 특히 AI 알고리즘의 학습 및 추론에 필요한 GPU, NPU, AI 전용 칩 등은 고도의 미세공정 반도체 없이는 구현이 불가능하기 때문에, AI와 반도체 산업은 상호의존적이며 전략적으로 연계되어야 합니다. 이에 따라 미국은 AI와 반도체를 하나의 ‘기술 안보 생태계’로 보고, 정책·투자·공급망을 통합적으로 관리하고 있는 상황입니다. 본 글에서는 미국 정부의 AI·반도체 통합 전략의 주요 내용, 산업 구조 재편, 글로벌 공급망 협력 전략을 중심으로 살펴봅니다.
AI 발전을 위한 반도체 기술 확보의 필요성
AI 기술은 대규모 데이터를 처리하고, 딥러닝 모델을 학습·추론하는 데 고성능 반도체를 필수적으로 요구합니다. 특히 OpenAI의 GPT 시리즈나 구글의 Gemini와 같은 초거대 AI 모델은 수백만 개의 파라미터와 연산 단위를 필요로 하며, 이를 지원하기 위해서는 고성능 GPU와 고대역폭 메모리, 에너지 효율이 높은 AI 전용 칩이 필요합니다.
이러한 기술은 대부분 5나노 이하의 첨단 공정을 기반으로 하며, 미세공정 기술력과 반도체 설계 능력이 핵심 경쟁 요소가 됩니다. 하지만 지난 수년간 미국은 반도체 생산기반이 아시아에 집중되면서, 공급망 리스크에 노출되었고 이는 AI 기술 경쟁력에도 직접적인 위협이 되었습니다. 특히 2020~2022년 글로벌 반도체 부족 사태는 AI 산업의 확장 속도를 제한한 대표 사례입니다.
이에 따라 미국은 CHIPS Act를 통해 반도체 생산기지를 자국 내로 유치하고, AI 반도체 설계 기업(예: NVIDIA, AMD, Intel 등)에 대한 세제지원과 연구개발 보조금을 확대하고 있습니다. 또, NIST(국립표준기술연구소)와 DARPA(방위고등연구계획국)를 중심으로 ‘AI용 신소재 반도체’, ‘광컴퓨팅 기반 AI 칩’ 등 차세대 기술의 전략적 투자도 병행되고 있습니다.
결국 AI의 연산 성능이 곧 반도체의 성능에 의해 좌우되는 시대가 도래한 만큼, 미국은 AI 기술 독립을 위해 반도체 기술 자립을 필수 요소로 인식하고 있으며, 두 산업의 정책적 결합이 강화되고 있습니다.
정책적 연계: CHIPS Act와 AI 행정명령의 통합 운영
미국은 2022년 발표한 CHIPS and Science Act를 통해 반도체 산업에 520억 달러 이상의 보조금과 세금 인센티브를 제공하고 있으며, 2023년 발표된 AI 관련 행정명령은 고위험 AI의 안전성 확보와 기술 선도 국가로서의 책임을 강조하고 있습니다. 이 두 정책은 서로 별개의 법률이지만, 실질적으로는 산업적으로 긴밀히 연계되어 있습니다.
예를 들어, CHIPS Act에 따라 보조금을 지원받은 기업은 AI 반도체 제조 라인을 증설할 수 있으며, AI 관련 기업은 AI용 반도체 확보를 위해 안정적 공급 기반을 우선적으로 구축할 수 있는 인프라를 확보하게 됩니다. 특히 TSMC, 삼성, 인텔 등은 AI 특화 생산공정을 미국 내에 구축하고 있으며, NVIDIA, AMD와 협력해 AI 칩 최적화를 동시에 진행 중입니다.
또한 AI 행정명령은 연방정부 산하 기관들이 AI 기술의 안전성·투명성·책임성을 평가하는 기준을 마련하도록 하고 있으며, 이 기준에는 반도체 성능지표(예: 연산속도, 발열관리, 소비전력 등)도 포함되어 있습니다. 이는 AI 윤리와 기술표준이 반도체 물리적 성능과 직결된다는 것을 보여주는 사례입니다.
이처럼 미국은 AI와 반도체를 단순히 개별 산업이 아닌, 통합된 전략 생태계로 인식하고 있으며, 이를 위해 국방부, 상무부, 에너지부, 과학재단(NSF) 등 다양한 부처가 연계되어 기술개발과 산업정책을 공동 추진하고 있습니다. 이런 접근은 미국이 기술패권을 확보하는 데 있어 통합적 국가 전략이 필수적이라는 인식을 반영합니다.
글로벌 공급망 재편과 한국·일본·EU와의 협력 확대
AI·반도체 기술이 전략 산업으로 격상되면서 미국은 공급망 안정성과 동맹국과의 기술 공조를 핵심 정책 방향으로 삼고 있습니다. 대표적으로 ‘Chip 4’ 협의체는 미국, 한국, 일본, 대만 4국 간 반도체 기술·정보·소재 협력을 위한 공식 플랫폼으로 기능하고 있으며, 최근에는 AI 반도체와 관련된 기술 기준 공유와 공동 R&D 논의도 포함되고 있습니다.
한국은 HBM(고대역폭 메모리), 파운드리 기술, 첨단 패키징 분야에서 경쟁력을 보유하고 있어 미국과의 공급망 파트너로 핵심적 역할을 수행하고 있으며, 일본은 반도체 장비·소재, EU는 에너지 효율 기술 분야에서 협력 가능성이 큽니다. 미국은 이들과의 기술동맹을 통해 반도체와 AI 기술의 동시 발전을 위한 다층적 공급망을 구축하려는 전략입니다.
또한, 미국은 AI 반도체 수출통제 정책을 통해 중국의 기술 발전을 견제하고 있으며, NVIDIA의 고성능 AI칩(예: A100, H100)의 중국 수출 제한, 관련 IP 및 설계 툴의 접근 제한 등을 시행하고 있습니다. 이는 AI 기술이 곧 국가 전략자산으로 간주됨을 시사하며, 미국의 AI·반도체 연계 전략이 ‘기술 확산’이 아닌 ‘기술 통제’ 중심으로 전환되고 있음을 보여줍니다.
한국, 일본, 유럽 등은 이러한 변화 속에서 공급망 참여를 유지하면서도, 자국의 기술 주권을 지키기 위한 균형 전략이 필요하며, 공동 연구개발·표준화·인력 교류 등을 통해 미국과의 관계를 전략적으로 활용하는 것이 중요합니다.
결론: AI와 반도체는 기술패권 경쟁의 양 날개다
AI와 반도체는 각각 미래 산업의 핵심이지만, 동시에 서로를 필수 기반으로 삼는 상호 의존적 기술입니다. 미국은 이 두 영역을 통합적으로 육성함으로써 기술 주도권을 확보하고 있으며, 법률·투자·공급망 정책을 유기적으로 연계하는 전략을 취하고 있습니다. 2025년 현재까지의 성과는 공급망 안정화, 민간 투자 확대, 글로벌 기술동맹 강화로 이어지고 있지만, 동시에 지정학적 긴장과 기술 블록화라는 도전도 안고 있습니다.
향후 한국을 비롯한 주요 기술국은 AI·반도체 연계 전략 속에서 국가적 R&D 방향, 공급망 협력 전략, 기술 표준화 참여 등을 종합적으로 고려해야 하며, 단순한 공급자 또는 수요자가 아닌 전략적 파트너로서의 위치를 확립하는 것이 중요합니다. AI와 반도체는 이제 분리된 산업이 아닌, 기술패권의 쌍두마차입니다.