클라우드 빅3, 디바이스 기업, 기존 반도체 기업, 스타트업군 등 경쟁
AI기술 스텍에 의한 부가가치 주력, 인수․합병, 자체 설계․생산 등
퓨리오, 리벨리온 등 국내 스타트업 ‘팹리스’ 들, FPGA․ASIC으로 선전
[애플경제 이윤순 기자] 지구촌 AI반도체 시장의 지형은 대체로 3~4가지 기업군이 주도하는 양상이다. 크게는 클라우드 빅3, 디바이스 기업, 그리고 기존 반도체 기업과 스타트업들이 서로 맞물리며, 경쟁하고 있다. AI반도체 산업의 주요 플레이어들이라고 할 수 있다.
이들은 각기 자신이 처한 상황에 따라 시장 진입이나 확장 전략이 각기 다양하다.
기존 반도체 기업들 인수․합병 등으로 시장 공략
인텔이나 AMD, 삼성, 엔비디아, 퀄컴, ARM 등 기왕에 반도체 산업을 주도해왔던 기업들은 AI반도체 시장엔 비교적 늦게 진입한 셈이 되었다. 이에 이들은 원천 기술 개발뿐 아니라, 기존의 관련 기업들을 인수․합병하는 전략을 구사하기도 한다.
특히 스타트업 인수․합병 전략을 통해 원천 기술 개발의 시간을 아끼고, 시장 변화에 빠르게
적응하고 있다. 대표적으로 인텔은 지난 2019년 20억 달러에 스타트업인 하바나랩스를 인수했고, AMD도 비메모리칩 ‘FPGA’ 전문업체인 자일링스를 인수한 바 있다.
클라우드 업계, 자체 칩 개발도
AWS, 구글 클라우드, MS 애저 등 클라우드 빅3도 AI반도체 개발에 적극 나서고 있다. 이들은 특히 자사 클라우드 컴퓨팅 서비스에 AI를 접목, 차별화를 기하기 위해 노력하고 있다. 나아가선 아에 자체적으로 설계한 AI 반도체를 개발하고 있어 주목된다.
대표적으로 AWS는 추론용 반도체인 ‘인퍼렌시아’(Inferentia)와 학습용 반도체 트랜티움(Trantium)을 개발, 자사 클라우드 컴퓨팅에 AI를 접목하며 새로운 경지를 선보이고 있다.이에 질세라 구글도 기존 알파고에 탑재되었던 ‘텐서플로우’에 특화된 TPU(Tensor Processing Unit)를 자체 개발, 이를 클라우드 컴퓨팅에 접목하고 있다.
스마트폰, 자동차 업계도 AI반도체 시장 진입
디바이스 기업들도 못지않은 시장 전략을 펼치고 있다. 애플도 아예 자체 칩셋을 만들어서 스마트폰에 이를 장착하고 있다. 지구촌 차원의 공급난 속에서 반도체 수급이 불안정해지자, 이에 대처하기 위해 자급자족 체제로 전환한 것이다.
테슬라도 같은 전략을 구사하고 있다. 역시 AI반도체 수급난이 오래도록 지속되자, 테슬라는 직접 AI 반도체를 개발했다. 이를 자사의 자율주행 자동차 알고리즘을 실행하는 디바이스에 적용하면서 차별화를 기하고 있다.
이 밖의 주요 자동차 메이저들도 비슷한 움직임을 보이고 있다. 현대차, 벤츠, BMW, 폭스바겐, 토요타 등은 특히 AI반도체 기반의 ‘소프트웨어 정의 자동차’(SDV)에 주력하고 있다. SDV 시대로 전환할 수 밖에 없는 상황임을 인식, 제조 공정의 아키텍처와 구성요소를 근본적으로 재편하는 모양새다.
역시 디바이스 기업이라고 할 있는 구글은 특히 스마트폰에 AI칩을 탑재하는 등 AI반도체 경쟁에 적극 뛰어들고 있다. 이 회사가 지난해 10월 출시한 ‘구글 Pixel 8 Pro’가 대표적이다. 이 제품은 AI 구동을 위한 ‘Tensor G3 Chip’을 탑재한 것이다.
이를 통해 사용자들은 통화를 비롯해, 오디오 및 비디오를 위한 다양한 앱의 품질을 크게 높였다.
AI반도체 시장과 산업에 관한 분석 보고서를 최근 공개한 홍석우 수원대 교수는 “특히 긴 기사를 읽을 때 유용한 ‘화면 읽기’ 기능을 엣지 단에서 효율적으로 활용할 수 있도록 SW의 기능 및 품질을 높였다”면서 “이처럼 사용자 편의성을 높이는 형태로 지능형 반도체를 활용, 디바이스 산업과 시장 진입 전략을 공격적으로 확대하고 있다”고 전했다.
스타트업들 NPU, 시스템 SW 동시 개발
특히 홍 교수에 따르면 국내 스타트업들도 AI 반도체 개발에 적극 뛰어들어, 나름대로 두드러진 성과를 보이고 있는 것으로 나타나고 있다. 예를 들어 리벨리온은 ASIC 프로세서로 데이터센터 분야에 주력하고 있다. 퓨리오사는 FPGA 프로세서, 아크로닉스도 FPGA 프로세서, 그리고 Cerebras, Mythic, SambaNova 등은 ASIC 프로세서로 모두 데이터센터나 데이터센터 엣지를 서비스하고 있다.
이들은 NPU와 그에 적합한 시스템 소프트웨어를 동시에 개발하면서 시장을 공략하고 있다. 특히 리벨리온과 퓨리오사의 경우 국내 스타트업들 중 AI반도체 분야에서 가장 두드러진 성과를 보이고 있는 스타트업으로 꼽힌다. 리벨리온은 특히 금융 분야를 주소 수요처로 삼고 있어 주목된다. 다만, 이들 스타트업은 대부분 반도체를 직접 생산하는 않고, AI 반도체 설계를 전문으로 하는 팹리스(fabless)라는 점이 특징이다.
AI기술 스택도 AI반도체산업의 주요 변수
한편 앞서 홍 교수는 이런 AI반도체 산업을 뒷받침하는 최근의 AI기술 스택을 강조하고 있어 눈길을 끈다.
이에 따르면 AI기술은 우선 서비스 솔루션 부문에서 훈련 데이터, 모델, 하드웨어 및 기타 구성 요소를 포함하는 통합 솔루션으로 발전하고 있다. 또 훈련을 위한 분석을 위해 AI 시스템에 데이터를 제공하는 기술도 발달하고 있다.
플랫폼 부문에선 모델 입력에 부여된 가중치를 최적화하는 기술이나, 컨볼루셔널이나 순환 신경 등 데이터에서 특징을 추출하기 위한 구조화된 접근 방식도 발전하고 있다.
또한 추론을 최적화하기 위해 훈련 중 신경망의 특정 모델을 입력할 때 부여된 가중치를 수정하는 알고리즘, 그리고 인터페이스를 통해 하드웨어에서 아키텍처를 정의하고 알고리즘을 호출하는 소프트웨어 패키지 등의 기술도 있다.
인터페이스, 즉 소프트웨어와 기본 하드웨어 간의 통신 경로를 결정하고 촉진하는 프레임워크 시스템도 발전하고 있다. 또한 가속기 간의 계산을 조율하고 조정하는 하드웨어 장치나, AI에 필요한 고도의 병렬 작업을 수행하도록 설계되어 병렬 계산도 가능한 실리콘 칩 기술도 발달하고 있다.