AI 반도체...한국 `제2의 D램 신화` 쓴다 VIDEO: Korean researchers develop AI semiconductor


10년내 모든 기기에 AI반도체…한국 `제2의 D램 신화` 쓴다


컴퓨터·클라우드서버 묶인 AI

곧 車·가전·스마트폰 등에 `쏙`

10년내 메모리시장 규모 넘어


D램 기술경쟁력·전문인력 등

한국 AI반도체 주도여건 충분


삼성 시장선점에 133조원 투자


바운스백 코리아 ⑩ / 한국 미래먹거리 AI반도체 


    "세계 최고의 메모리 역량을 활용해 인공지능(AI) 반도체 1등 국가로 거듭나자."


전 세계가 `AI 퍼스트`로 급속히 재편되고 있다. 미국과 중국 양강 구도에 캐나다와 유럽이 제 3의 세력으로 부상하는 가운데, 한국은 아직 어디에도 안착하지 못한 `와일드카드`다. 그러나 한국은 세계가 부러워하는 비장의 무기, 세계 최고의 반도체 기술력이 있다. 지금 우리가 가장 잘하고 앞으로도 세계 1위가 될 확률이 가장 높은 분야인 반도체에 역량을 집중할 필요가 있다.


EE Times Asia


 

Korean researchers develop AI semiconductor


A South Korean research institution has developed artificial intelligence (AI) semiconductors that mimic human neural network to optimize efficiency.




According to the Ministry of Science and ICT on Tuesday, the Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI) and SK Telecom have produced the first neural processing unit (NPU) in the country, which can be applied to high performance servers and Internet of Things (IoT) devices. The NPU is one of the AI processors that can process a large number of calculations by imitating human neural network.


This coin-sized AI semiconductor is a 23-millimeter-long and 17-millimeter-wide processor that has 16,384 arithmetic units. By increasing power efficiency 20-fold with the capacity to process data 40 trillion times a second, the researchers at the ETRI and SK Telecom have minimized its power consumption by applying software technology that enables each arithmetic unit to be turned on and off. The new semiconductor will be installed in CCTVs and the SK Telecom data center for voice recognition services for test in the second half of the year.

shinjsh@donga.com


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`AI 반도체 개발`이다. 많은 전문가가 `콕` 집어 지목한 한국의 미래 먹거리다. AI 반도체 개발 경쟁은 이제 막 시작됐고 한국 입장에서 여건도 양호하다. 한국은 미국과 중국 등 선진국보다 몇 발 앞에서 출발했다. 수십 년간 쌓아온 반도체 산업 경험과 노하우, 산학연에 고루 분포해 있는 수십만 명의 인재, 삼성전자와 SK하이닉스가 일궈놓은 규모의 경제까지 세계적인 경쟁력을 확보하고 뛰는 게임이다. 게다가 AI 반도체 상용화의 선결 조건인 5G망도 이미 전국에 깔려 있다.


ETRI가 개발한 500원 동전 크기 AI 반도체.




한국이 주도하는 D램 반도체가 `산업의 쌀`이라면 AI 반도체는 `4차 산업혁명 시대의 쌀`이다. AI 시대에는 엄청난 양의 빅데이터가 실시간 초고속으로 흐르는데, 다른 컴퓨팅 성능이 아무리 좋아도 AI 반도체가 없으면 처리가 어렵다. 보다 스마트한 대용량 전자두뇌가 필요한데 그게 AI 반도체다. 지금은 AI라는 두뇌가 컴퓨터나 클라우드 서버에 묶여 있지만 스마트폰과 PC는 물론 자동차와 가전, 도로 신호등까지 모든 기기에 AI 두뇌가 들어갈 날이 머지않았다.


D램이 그랬듯 AI 반도체도 점점 작아져야 한다는 이야기다. 반도체 초집적화와 경량화에 최고의 노하우를 가진 한국이 단연 유리하다.


한국은 AI 반도체라는 용어조차 없었던 2012년부터 이 분야 연구에 뛰어들었다. 학계에서도 `빅데이터와 딥러닝을 가속화할 차세대 반도체가 있어야 하지 않겠느냐`는 원론적인 이야기만 나올 때였다.


업계 전문가는 "최근 1~2년 새 엔비디아·인텔 등 글로벌 정보기술(IT) 기업들이 앞다퉈 진출하면서 크고 작은 기업들이 인수·합병되는 등 하루가 다르게 시장이 재편되고 있다"면서 "한국은 반도체 산업을 경험해본 우수한 인재들이 산학연에 고루 포진해 있고, 일찌감치 연구에 뛰어든 덕에 기술력도 미국이나 중국 기업에 결코 뒤처지지 않는다"고 평가했다.


삼성전자의 `반도체 비전 2030`이 대표적이다. 반도체는 데이터를 저장하는 메모리와 데이터를 처리·전송하는 비메모리(시스템)로 나뉘는데 삼성전자는 메모리 세계 1위다. AI 반도체는 데이터를 처리·전송하는 비메모리 비중이 높은데, AI 반도체는 CPU와 구분해 `신경망 처리장치(NPU·Neural Processing Unit)`라고 부른다. 사람의 뇌처럼 정보를 동시다발적으로 처리할 수 있기 때문이다. AI 반도체 기술이 고도화되면 궁극적으로 메모리와 프로세서가 하나로 통합되는 시대가 오는데, 삼성이 AI 반도체 기술까지 선점한다면 세계 최고 메모리 기술력과 엄청난 시너지 효과를 낼 수 있을 것으로 전문가들은 전망한다.




삼성전자는 2030년까지 NPU와 GPU 등 시스템 반도체 연구개발(R&D)에 73조원, 생산시설에 60조원 등 총 133조원을 투자해 `시스템 반도체 1위 달성`이라는 목표를 내걸었다. 이를 위해 세계 인재들을 채용해 현재 200명 수준인 인력을 2030년 2000명까지 늘릴 계획이다.


반도체 산업을 잘 아는 리더가 정보통신기술(ICT) 정책을 이끌고 있다는 것도 경쟁력이다. 최기영 과학기술정보통신부 장관은 40여 년간 저전력 메모리 반도체 시스템을 연구해왔고, 차세대 AI 반도체 기술에도 정통한 전문가다. 정부는 최 장관을 발탁하면서 작년 12월 발표한 `AI 국가전략`에 AI 반도체 10년 육성전략을 담았고 올해부터 2029년까지 10년간 총 1조96억원을 지원해 시장 선점에 나선다. 이 중 2475억원이 반도체 설계에 투자되며, SK텔레콤(총괄) 등 28개 기업과 대학, 정부 연구소가 참여한 4대 컨소시엄이 다양한 AI 반도체 10개를 상용화한다는 목표다. 벌써 결과물도 나왔다. 2016년 3월 이세돌 9단과 격돌한 알파고는 당시 1, 2, 3 같은 정수 연산으로 초당 30조개의 연산을 해냈다. 물론 뒷단에 대용량 컴퓨터 서버가 동원됐고 엄청난 양의 전기가 소요됐다. 이에 비해 최근 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤이 개발한 500원 동전 크기 AI 반도체는 실수 연산(1.2, 1.3처럼 소수점까지 계산)으로 초당 40조개의 연산을 해내면서도 전력소모량은 전구를 켜는 수준인 15W에 불과하다.



권영수 ETRI 본부장은 "우리가 사용하는 스마트폰은 보통 1초에 100기가, 초당 1000억개의 연산을 해낸다.




 이번에 우리가 개발한 AI 반도체는 스마트폰의 400배 수준인 연산을 하는 것"이라며 "AI 반도체 상용화를 위해서는 전력소모량을 줄이는 것이 관건"이라고 설명했다. 구글과 화웨이가 초당 100조개의 연산을 처리하는 AI 반도체를 개발했지만 전력이 300W나 소비되기 때문에 대중화까지는 넘어야 할 기술적 장벽이 많다.


AI 반도체는 향후 5년 안에 대중화 물꼬를 트고, 10년 안에 메모리 반도체 시장을 웃돌 만큼 성장할 것으로 전망된다. 시장조사기관 가트너는 AI 반도체 시장이 2023년 343억달러까지 급성장할 것으로 예측했고, 얼라이드마켓리서치도 2025년 AI 반도체 글로벌 시장 규모가 378억달러에 이를 것으로 내다봤다.

[신찬옥 기자 / 황순민 기자] 매일경제


Semiconductor Innovations for AI - Lip-Bu Tan 

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