앞으로 10년간 1조투입, 28개 기관참여
정부가 AI 반도체 1등 국가 도약을 위한 대규모 연구개발 사업의 2020년 신규과제 수행기관 선정을 완료하고 본격적인 기술개발에 들어간다. 과학기술정보통신부는 AI 반도체 1등 국가 도약을 위한 대규모 연구개발 사업의 2020년 신규과제 수행기관 선정을 완료하고, 본격적인 기술개발에 착수한다고 밝혔다. 차세대 지능형반도체 기술개발 사업의 규모는 2029년까지 총 1조96억원으로, 이 중 AI 반도체 설계 분야에만 2475억원이 투입된다.
AI 반도체 경쟁력 1위를 노린다
과기정통부는 지난 2016년부터 고성능 서버와 모바일ㆍIoT 디바이스 분야에 적용 가능한 AI 반도체 개발을 목표로 국내 대기업 및 중소기업과 ETRI 등이 참여하는 국가 연구개발을 추진해왔다. 올해 신규과제는 분야별 연구 성과를 결집하기 위해 기존 개별과제 방식과 달리 각 세부과제를 통합해 산·학·연 컨소시엄 형태로 개발하도록 기획됐다. 서버·모바일·엣지·공통 4대 분야에서 향후 세계 최고 수준의 기술력과 독자적인 AI 반도체 플랫폼 확보를 목표로 한다. 세계 최고 수준의 메모리 반도체 경쟁력을 발판으로, AI 반도체 핵심 기술 확보와 신개념 반도체(PIM, Processing-In-Memory) 개발에 전략 투자를 강화해 AI 반도체 경쟁력 세계 1위를 달성하겠다는 목표다
AI 반도체 사업에는 분야별로 총 4개 컨소시엄 28개 수행기관이 참여한다. 대기업(SK텔레콤·SK하이닉스), 중소기업(텔레칩스·넥스트칩 등), 스타트업(퓨리오사AI·딥엑스·오픈엣지 등) 등 관련기업 대부분(16개)을 비롯해 10개 대학과 2개 출연연이 참여한다. 특히, SK텔레콤과 팹리스 대표 기업인 텔레칩스, 넥스트칩은 서버·모바일·엣지 분야 컨소시업 총괄 기관으로 참여해 핵심적인 역할을 맡는다. 과기정통부는 해당 사업에 올해에만 288억원을 지원하는 등 향후 10년간 2475억원을 투입할 계획이다. 올해 신규 과제에서는 서버·모바일·엣지·공통 분야에서 높은 연산성능과 전력효율을 갖는 AI 반도체 10개 상용화를 목표로 한다. 또 초고속 인터페이스, 소프트웨어 통합 개발을 통해 AI 반도체 플랫폼 기술을 확보할 계획이다.
분야별 사업 계획
올해초 이미 한국전자통신연구원(ETRI)은 SK텔레콤과 함께 서버용 초저전력 AI 반도체 'AB9(알데바란)'을 개발했다. 또 ETRI는 전자부품연구원과 반도체 설계기업들과 함께 인간 시각을 보방한 모바일용 AI 반도체 'VIC'도 개발했다. 이 두 AI반도체의 특징은 고성능이면서도 매우 적은 전력을 사용해 발열 문제에서 자유롭다. 현재 전세계 독보적 AI 반도체 업체의 제품 가격이 1000만원인데 반해 연구진이 연구개발한 AI 반도체는 성능이 2배 이상 향상됐으면서도 10만원에 만들었다.
SKT는 서버용 AI 반도체 기술 개발 사업 총괄로 참여해 사업을 이끈다. 고성능 서버에 활용 가능한 AI 반도체(NPU)와 초고속 인터페이스 기술을 개발한다는 목표로 SKT는 핵심 기술인 AI 프로세서 코어를 개발하고, 이를 위해 필요한 기술을 협력사들과 함께 개발할 계획이라고 밝혔다. 프로세서 칩 연산 성능은 초당 200조회(200테라플롭) 데이터 처리, AI 서버는 초당 2천조회(2페타플롭) 데이터 처리를 목표로 하되 기술 발전에 따라 최신 AI 프로세서 성능에 맞춰 지속해서 성능 목표를 높여나갈 계획이다.
모바일 분야에는 텔레칩스, 한국전자통신연구원(ETRI), 네패스, 이화여대, 한양대 등 11개 기관이 컨소시엄으로 참여한다. 5년간 총 460억원이 투입되며, 자율주행차·드론 등 모바일 기기에 활용할 수 있는 AI 반도체(NPU)를 개발한다.
엣지 분야에는 넥스트칩, ETRI, 오픈엣지, 딥엑스, 세미파이브, KETI 등 17개 기관이 참여하며, 5년간 총 418억원이 투입된다. 영상보안·음향기기·생체인증보안기기 등 사물인터넷(IoT) 기기에 활용 가능한 AI 반도체(NPU)를 개발한다.
공통 분야에서는 ETRI와 카이스트가 5년간 총 52억6천억원을 투입해 차세대 메모리와 AI 프로세서(NPU)를 통합한 저전력 고효율 PIM(Processing-In-Memory) 반도체 기술 개발에 나선다. PIM 반도체는 CPU 중심 컴퓨팅을 뇌 구조처럼 메모리 중심 컴퓨팅으로 바꾸는 반도체로, 현재 방식의 메모리-프로세서 구조에서 오는 속도 효율 저하 및 전력 증가 문제를 해결해줄 것으로 기대된다.
세계 AI반도체 시장
AI 반도체는 AIㆍ데이터 생태계의 핵심을 이룰 미래 반도체다. AI 응용 서비스가 필요로 하는 연산을 높은 성능과 높은 전력효율로 실행한다. 인간의 뇌처럼 낮은 전력으로 대규모 데이터를 빠르게 처리해 복잡한 상황인식과 학습 및 추론 등 지능형 서비스에 최적화한 것이 특징이다. AI 기술혁신은 컴퓨팅 파워 발전이 뒷받침해 왔다. AI 기술 발전 및 산업 확산으로 AI 실행에 최적화된 고성능·저전력 AI 반도체가 미래 AI 산업 경쟁력을 좌우하는 차세대 핵심기술로 부각됐다. 시장조사기관 트랙티카에 따르면 AI 반도체 시장은 2018년 약 6조원에서 2025년 약 81조7천억원으로 연평균 45% 수준의 높은 성장이 예상된다. AI 반도체 산업은 대규모 설비투자를 넘어 전문적 설계역량과 지식재산(IP) 중심의 기술집약적 산업으로, 지배적 강자가 없는 초기시장 선점이 요구되는 상황이다. 글로벌 IT 기업들은 이미 자체적으로 AI 칩 개발에 나서고 있다. 폭증하는 방대한 데이터를 실시간으로 빠르게 처리하고 전력 효율성과 보안성을 높이기 위해서다. 구글은 2016년 머신러닝 엔진인 텐서플로우에 특화된 AI 칩을 개발해 자사 데이터센터에 적용했다. 이세돌 9단과 바둑 대결을 펼쳤던 ‘알파고’에도 TPU가 적용됐었다.
정부는 지난해 12월17일 이미 AI 국가전략을 발표했다. AI 국가전략은 독자 AI 반도체 플랫폼 확보를 목표로 한다. 과기정통부는 범부처 사업단을 통해 과제별 성과관리, 사업화 등을 관리할 계획이다. 글로벌 시장 동향을 고려해 조기에 제품화가 가능하도록 유연한 목표관리를 추진할 예정이다. 매년 전문가가 참여하는 연차평가를 통해 세부 과제별 성능 목표를 재점검하고, 충분한 시장 경쟁력을 갖는 제품이 개발될 수 있도록 목표를 조정해나갈 계획이다.