제2의 D램으로 AI 반도체 키운다
2029년까지 1조원 투자 계획
인텔·AMD·디핑셴·TSMC도 AI 패권 도전
인공지능(AI) 시대를 맞아 AI 반도체가 국가 주요 산업으로 부상한 가운데, 한국·미국·중국·대만 등 국가들은 원천기술 선점을 위한 정부 주도의 육성 전략 및 투자를 진행하고 있다. 이런 가운데 메모리 반도체 1위 삼성전자는 차세대 AI 반도체 기술을 공개하며 산업 육성에 동참하고 있다.
IT 자문회사 가트너에 따르면 AI 반도체 시장은 2030년 시스템반도체 시장의 약 31.3%를 점유하여 135조원의 규모를 형성할 것으로 예측되고 있다. 연평균 성장률이 약 35%에 달하는 만큼 현재 메모리 반도체의 주력인 D램(-0.5%)과 낸드플래시 메모리(10.1%)를 딛고 차기 반도체 산업의 핵심으로 평가받고 있다.
정부에서는 AI 반도체를 지금 D램 수준으로 키울 것이라고 강조해왔다. D램은 삼성전자가 30년째 시장 1위를 수성하고 있는 주요 캐시카우(현금창출원)다. 지난 2분기 D램 부문에서 전체 점유율은 43.6%로 나타나 세계 1위를 굳건히 했다. 트렌드포스에 따르면 삼성전자의 2분기 D램 매출은 105억1000만 달러(약 11조8107억원)로 나타났다.
문재인 대통령은 지난해 11월 25일 '한국판 뉴딜, 대한민국 인공지능(AI)을 만나다' 행사에 참석해 "인공지능 반도체를 제2의 D램으로 키울것"이라며 "2029년까지 1조원을 투자할 계획"이라고 밝혔다.
이어 "한국판 뉴딜로 인공지능 인력을 총 10만명으로 늘릴 계획"이라고 말했다. 문 대통령은 2019년 10월 '데뷰(Deview·Developer's View)' 콘퍼런스에서 인공지능 기본구상을 밝혔다.
이후 정부는 1년간 생태계, 활용, 사람 중심 등 3개 분야의 100대 과제를 담은 국가전략을 수립해 추진해 왔다. AI 반도체 핵심 기술인 차세대 지능형 반도체에 2029년까지 1조원을 투자하고, 신개념 AI 반도체(PIM) 등을 개발한다는 계획이다.
각국 주요 반도체 기업들도 미래 먹거리인 AI 반도체 키우기에 적극이다.
중앙처리장치(CPU) 분야 패권 기업 인텔은 빠르게 인공지능(AI) 회사로 변신하고 있다. 최신 제품에 AI 성능을 강화하며 AI 사업을 책임질 전문 기업들을 인수했다. 2016년 AI 분야 스타트업 너바나시스템즈를 품은 데 이어 2019년 이스라엘 AI 기업 '하바나랩스'를 당시 2조3384억원에 인수했다. 지난해에는 시그옵트(SigOpt)에 이어 이스라엘 스타트업 Cnvrg.Io도 인수했다.
미국 반도체 기업 AMD도 지난 10월 AI 강화를 위해 자일링스를 인수했다.
중국은 AI 응용기술 분야 기술을 선도하면서 AI 반도체에 진출하고 있다. 중국 AI 반도체 시장은 최근 연평균 성장률 50% 이상 급성장했다. 자율주행차용 AI 칩을 생산하는 디핑셴은 중국 배터리 제조사 CATL, 영국 투자사 베일리 기포드, 중국 투자사 YF캐피털 등으로부터 4억 달러(약 4700억원)의 투자를 받았다.
에릭 슈밋 미국 인공지능 국가안보위원회(NSCAI) 위원장은 AI 분야에서 중국의 기술력이 올해 3월 NSCAI가 내놓은 보고서에서 관측했던 것보다 "빠르게 미국에 따라붙고 있다"라고 진단하며 "현재 상황대로라면 중국에 AI 주도권을 뺏길 우려가 있으며 미국의 안보를 위협할 것"이라고 기술했다.
삼성전자는 지난해 반도체 영업이익 1위 자리를 TSMC에 내준 만큼 위기감이 큰 상황이다. 매출 대부분을 차지하는 메모리 반도체 시장에서 1위 지위를 굳건히 유지하고, 시스템 반도체 부문에서 TSMC·인텔 등과의 경쟁 우위를 위한 세계 1위 도약 기반을 마련하겠다는 심산이다.
당초 2030년까지 시스템반도체 부문에 133조원을 투자하고 1만5000명의 전문 인력을 채용하기로 했는데, 지난 5월 38조원이 증액된 171조원을 투자하기로 했다. TSMC는 올해부터 2023년까지 단 3년동안 1000억달러(112조4500억원)를 투자하겠다고 천명한 상황이다.
이런 가운데 삼성전자와 미국 하버드 대학교 연구진은 차세대 AI 반도체 기술인 뉴로모픽(Neuromorphic) 칩에 대한 미래 비전을 제시했다. 삼성전자는 함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로우 겸 하버드대 교수, 박홍근 하버드대 교수, 황성우 삼성SDS사장, 김기남 삼성전자 부회장이 집필한 뉴로모픽 반도체 관련 논문이 세계적인 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 게재됐다고 밝혔다.
뉴로모픽 반도체은 사람의 뇌 신경망에서 영감을 받거나 또는 직접 모방하려는 반도체로, 삼성전자 측은 인지·추론 등 뇌의 고차원 기능까지 재현하는 것이 궁극적 목표라고 설명했다.
이번 논문은 뇌 신경망에서 뉴런(신경세포)들의 전기 신호를 나노전극으로 초고감도로 측정해 뉴런 간의 연결 지도를 복사하고 복사된 지도를 메모리 반도체에 붙여넣어, 뇌의 고유 기능을 재현하는 뉴로모픽 칩의 기술 비전을 제안했다.
또 3차원 플래시 적층 기술과 고성능 D램에 적용되는 TSV(실리콘관통전극)를 통한 3차원 패키징 등 최첨단 반도체 기술의 활용을 제안했다.
삼성전자 종합기술원 함돈희 펠로우는 "이번 논문에서 제안한 담대한 접근 방식이 메모리 및 시스템 반도체 기술의 경계를 넓히고, 뉴로모픽 기술을 더 발전 시키는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다.
삼성전자는 기존 보유한 반도체 기술 역량을 기반으로 뉴로모픽 연구에 지속 집중해 차세대 인공지능 반도체 분야에서도 기술 리더십을 확보해 나간다는 계획이다.
[위키리크스한국=최종원 기자]
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