[AI 반도체 대책] 신경망 반도체 개발에 1조 투입.. 韓 테스트베드 구축

메모리 점유율 56%.. 시스템반도체는 3%
GPU→NPU→뉴로모픽 진화.. AI반도체로 2세대 선점
AI 반도체, 공공 인프라 적용.. 민간 IDC 확산 유도

정부가 인공지능(AI) 반도체 시장 선점과 기술 강국 도약을 위해 오는 2026년까지 총 1조200억원을 투입한다. 신소자·설계·소프트웨어(SW) 등 AI반도체 전 주기에서 초격차 기술 를 확보하고 신경망처리장치(NPU)·프로세스 인 메모리(PIM) 반도체의 예비타당성 조사 등 제품·서비스 등 응용기술 개발을 강화할 방침이다.

과학기술정보통신부는 27일 이러한 내용을 포함한 ‘인공지능 반도체 산업 성장 지원대책’을 발표했다. 한국은 메모리 반도체 분야에서 세계 시장 점유율 56%로 1위를 기록하고 있지만, 메모리 시장의 2배 이상 규모인 시스템반도체 시장에서는 점유율이 3%에 불과하다. 이에 시스템 반도체 분야의 적극적인 확장이 필요하다는 지적을 받아 왔다. 세부적으로 반도체 시장규모는 ▲시스템 반도체 2724억달러(점유율 58.4%) ▲메모리 반도체 1245억달러(26.7%) 수준이다.

이종호 과학기술정보통신부 장관(왼쪽)이 지난달 24일 서울 강남구 소재의 AI 반도체 설계 전문기업 '퓨리오사AI'를 방문해 업계 관계자와 간담회를 가졌다. /과기정통부 제공

과기정통부 관계자는 “A반도체는 미국 엔비디아의 GPU를 중심으로 초기 시장을 형성 했으나 2세대 NPU, 3세대 뉴로모픽으로 발전할 것으로 전망된다”며 “차세대 인공지능 반도체 시장 선점을 통한 시스템 반도체 경쟁력의 강화가 필요한 시점이다”고 했다.

◇ AI반도체·SW 개발에 1조200억 투입… 초거대 인공신경망도 개발

정부는 세계 최고 수준의 NPU 기술력 확보를 위해 지난 2020년부터 추진된 중·장기 R&D 프로젝트가 국산 AI반도체 상용화로 연결되도록 지원 강화할 방침이다. 1단계로 오는 2024년까지 설계, 칩,(Chip), 시스템온칩(SoC) 등의 시제품을 완성하고, 2025년부터 후속 사업에 이들 응용 기술을 적용한다는 계획이다. 이를 통해 신소자 및 설계 기술을 확보하고 차세대 NPU의 개발을 완료하겠다는 목표다.

핌(PIM) 분야에서는 국내 주력 메모리 제품(D램) 및 다양한 차세대 메모리(eFlash, eMRAM 등)와 AI 연산기능을 융합한 선도기술 개발을 추진한다. 또 신소재 기반의 소자 개발, 신소자 구조 연구 및 뉴로모픽 신소자의 웨이퍼 레벨 구현을 위한 소자 집적·검증기술도 개발한다는 계획이다.

정부는 국산 인공지능 반도체 성능을 극대화 하는 SW 기술력 강화에도 나선다. 정부는 영상·음성·언어 등 다양한 AI 응용분야 지원을 위한 공통 라이브러리·컴파일러(Front-End) 등 2023년까지 AI반도체 시스템SW를 개발할 방침이다. 완성된 시스템SW는 국내 팹리스·연구소·학교 등에서 활용·수정이 가능하도록 공개SW 형태로 개발·배포될 예정이다.

아울러 정부는 NPU와 PIM의 장점을 활용해 성능을 극대화 하는 대표 사례로 ‘초거대 인공 신경망 시스템(HW+SW)’도 내년부터 개발을 추진한다. 또 정부는 지난 5월 한미 정상회담의 후속 조치로 미국과 첨단기술 교류·협력을 강화하기 위한 10억원 규모의 한미 공동연구를 추진하기로 했다.

◇국산 AI반도체 시장 확산... 공공인프라 적용

정부는 AI 반도체 개발 지원과 함께, 초기 시장수요 창출과 국내 기업 제품의 성능검증 등이 이뤄질 수 있도록 국산 AI반도체 확산 기반을 조성하겠다는 목표다.

정부는 내년부터 국산 AI 반도체 기반 데이터센터(NPU Farm) 구축 사업을 추진한다. 클라우드 사업자가 NPU 팜(20 PFLOPS 규모)을 구축하면 구축비를 정부가 지원하는 방식이다. 개발된 NPU Farm의 컴퓨팅 파워는 AI 개발기업들이 활용할 수 있도록 무상 제공된다.

또 광주 AI 집적 단지에 조성 예정인 대규모 데이터 센터의 컴퓨팅 장비에도 국산 AI반도체의 도입을 추진한다. 공공 인프라 선도 적용을 통해 국산 AI반도체의 성능·가격 경쟁력을 검증하고, 이를 통해 민간 데이터센터(NHN(181710), 네이버, KT(030200) 등)로 확산을 유도할 수 있기 때문이다.

이 밖에 정부는 AI 제품·서비스에 국산 AI반도체를 적용해 AI를 고도화하고 국산 칩 성능을 검증하는 ‘AI⁺ Chip 프로젝트’ 추진한다. 이 사업은 총 55억원 규모의 AI반도체 실증 사업과 200억원의 AI반도체 바우처 전용트랙 사업으로 구성된다..

또 정부는 국가 정보통신기술(ICT) R&D 사업 등 공공분야 전반에 국산 AI반도체 사용을 전면 확대할 방침이다. AI반도체는 ▲지능형 관제 ▲무인이동체 ▲스마트홈 ▲메타버스 ▲정밀의료 ▲네트워크보안 ▲챗봇·번역 등의 분야에서 활용이 가능하다.

예를 들어, 국토교통부는 ‘지능형 철도 방범 시스템’ 구축사업을 통해 설치하는 전국 5000여대 지능형 폐쇄회로(CC)TV와 서버에 국산 AI반도체 적용을 적극 검토할 방침이다. 지자체·중앙부처의 지능형CCTV, 스마트시티 등의 사업에도 국사 AI 반도체 활용 범위를 확대할 계획이다.

과기정통부 관계자는 “AI의 전 산업 확산 및 데이터 처리량 증가로 시스템반도체 시장에서 AI반도체 비중은 2030년 33%를 기록할 것으로 전망된다”며 “AI반도체는 시스템반도체 중 상대적으로 초기시장 단계로 우리도 세계최고 메모리·파운드리 인프라와 대형 수요기업에 기반한 성장기회를 보유하고 있다”고 했다.

조선비즈

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