그동안 반도체는 나노미터 단위로 점점 더 작아지는 대신 집적도를 높여가며 발전해왔습니다. 하지만 이제 더이상 작아지기 어려운 반도체는 이제 인간의 뇌를 모방한 신경망 기술을 도입하며 새로운 차원으로 발전하고 있습니다. 엔비디아,인텔 등 굴지의 반도체 기업들, 그리고 삼성 역시도 AI 반도체 개발에 온 힘을 쏟고 있습니다. 반도체의 혁명, AI 반도체에 대해 알아볼까요?

▶️ AI 반도체와 일반 반도체의 차이는 뭔가요?

일반 반도체는 메모리 반도체와 시스템 반도체로 구분할 수 있습니다. 메모리 반도체는 데이터를 저장하는 기능을 하고 시스템 반도체는 연산, 제어 등 처리 기능을 담당합니다. 두 메모리는 각자의 역할이 엄격히 구분되어 있으며 각자가 정해진 기능만을 수행하죠. 일반 반도체는 직렬 연산에 강점이 있어 시스템을 통제하거나 어려운 연산을 수행할 때는 유리한 구조입니다.

반면 AI 반도체는 인간 두뇌의 뉴런-시냅스 구조를 모방한 형태를 가지고 있습니다. 뉴런과 시냅스가 신호를 주고 받는 것처럼 AI 반도체는 병렬적으로 여러 연산을 한꺼번에 처리할 수 있습니다. 4차산업이 부상하며 많은 산업에서 방대한 데이터를 다뤄야하며 인공지능을 활용하고 있습니다. 이러한 AI 환경에서는 규칙이 없는 데이터가 한꺼번에 들어오는데, AI 반도체는 이 정보를 한꺼번에 받아들여 처리하는데 탁월한 능력을 발휘합니다.

▶️ AI 반도체가 왜 뜨고 있나요?

AI 반도체가 각광받고 있는 이유는 AI 반도체의 장점과 연관이 있겠죠? 앞서 얘기했듯이 AI 반도체는 병렬 연산이 가능하다는 것이 가장 큰 장점입니다. 그리고 이런 AI 반도체는 차세대 산업으로 꼽히는 인공지능, 자율주행, 사물인터넷, 빅데이터 등의 산업에 필수적인 요소입니다. 자율주행차를 예로 들어볼까요? 자율주행차가 제대로 운전하려면 매 순간의 도로 환경을 이미지로 받아오고, 노면 상태, 앞 차와의 거리 센서 등 상상도 못할 만큼의 데이터를 처리해야 하고 이를 바탕으로 인공지능이 작동하여 자동차를 운전합니다. 짧은 순간에 어마어마한 양의 연산이 이루어져야 하는데, 이 때 AI 반도체가 있다면 저전력으로 더 빠른 연산을 수행할 수 있는 것입니다.

4차 산업의 많은 분야에서 인공지능과 데이터가 필수불가결한 요소인 만큼, AI 반도체도 반드시 필요합니다. 그래서 많은 반도체 기업이 AI 반도체 개발에 도전하고 있는데요. 현재는 엔비디아가 가장 앞선 것으로 보입니다. 엔비디아는 이미 최고의 그래픽카드 기술을 갖고 있어 병렬처리 능력에 이점을 갖고 있습니다. 엔비디아는 자율주행차용 "테슬라 V100 GPU" 등을 개발했고, 데이터센터에 특화된 AI 반도체를 개발하며 앞서나가는 중입니다. 엔비디아 외에도 퀄컴, 인텔 등의 반도체 회사도 인공지능 프로그램이나 소비자 기기용 AI 반도체를 출시했습니다. 구글, 아마존 등 IT 기업들도 자사 플랫폼과 가장 잘 맞는 AI 반도체를 연구해 성과를 내기 시작했습니다.

▶️ 우리나라 AI 반도체는 어디까지 왔나요?

삼성전자는 지난해 반도체 비전 2030을 발표했는데, 딥러닝 알고리즘에 최적화된 NPU(Neural Processing Unit) 개발에 도전하겠다고 밝혔습니다. 지금의 메모리 반도체, 시스템 반도체, 파운드리 사업에도 집중하지만 미래의 반도체 시장에서도 우위에 서기 위해 AI 반도체 연구개발에 힘쓰겠다고 공언한 것입니다. 특히나 삼성전자는 메모리 반도체와 시스템 반도체를 합친 새로운 형태의 AI 반도체, PIM(Processing-in-Memory) 개발에 힘쓰고 있습니다.

정부 차원에서도 10년 내 AI 반도체 시장 점유율 20%를 목표로 1조원이 넘는 예산을 투입해 본격적으로 AI 반도체 개발에 나섰습니다. 이미 메모리 반도체에서 세계 1위에 오른 경험과 풍부한 인프라, 훌륭한 인재를 모아 AI 반도체 연구에 집중한다는 계획입니다. 특히나 디지털 뉴딜로 만들어진 데이터댐의 방대한 데이터를 AI 반도체 연구에 사용하고, AI 반도체를 필요로 하는 자율주행차, 데이터센터, 사물인터넷 기업들과 활발히 제휴하여 최적의 연구환경을 조성한다는 각오를 밝혔습니다.

분명히 AI 반도체는 반도체 업계의 새로운 표준이 될 것입니다. 이미 전세계 IT 기업들이 목표로 하고 있는 시장입니다. 어떤 기업이 혁신적인 기술로 시장을 선점하고 반도체 업계를 이끌어나갈지 주목됩니다.