토종 AI 반도체 스타트업, 삼성 파운드리 타고 세계 시장 정조준

딥엑스, 퓨리오사AI, 리벨리온 등 삼성 파운드리서 NPU 생산
삼성, 국내외 중소 팹리스 대상으로 적극 러브콜
암바렐라, 모빌아이 칩도 수주… 대형 고객사 이탈로 낮아진 가동률 끌어올려

퓨리오사AI의 AI 칩 워보이 1세대 제품./퓨리오사AI 제공

토종 인공지능(AI) 반도체 스타트업들이 삼성전자 파운드리 사업부와의 협력을 바탕으로 성과를 내고 있다. 최근 AI 반도체 시장에서 스포트라이트를 받고 있는 리벨리온, 딥엑스, 세미파이브, 퓨리오사AI 등이 신경망처리장치(NPU) 등 인공지능에 특화한 칩을 내놓으며 세계 시장 진출에 나서고 있다.

16일 업계에 따르면 국내 AI 반도체 스타트업 딥엑스는 독자 개발한 NPU를 삼성 파운드리의 5나노미터(1nm=10억분의 1m), 14나노, 28나노 공정에서 생산해 글로벌 AI 시장 공급을 타진하고 있다. 딥엑스는 애플의 애플리케이션프로세서(AP) 설계자 출신 김녹원 대표가 2018년 창업한 팹리스(반도체 설계전문) 회사다.

올해 상반기부터 출시되는 딥엑스 제품 4종 DX-L1, DX-L2, DX-M1, DX-H1은 독자 개발한 NPU 기반 시스템온칩 형태의 제품이다. 낮은 전력 소모와 높은 AI 연산처리 성능을 제공하는 시스템 반도체다. 특히 AI 소프트웨어(DXNN)와 하드웨어의 핵심기술을 상호 동시 최적화해 세계 최고 수준의 전력성능비를 유지하면서 최신 AI 알고리즘을 GPU 수준의 정확도로 유지하는 것이 강점이다.

네이버가 대규모 투자를 단행하며 이름을 알린 AI 전문 팹리스 퓨리오사AI도 삼성전자 파운드리를 활용해 AI 칩을 생산하고 있다. 삼성전자 파운드리사업부는 최근 14나노 공정에서 퓨리오사AI가 주문한 NPU ‘워보이’ 1세대 제품의 양산에 들어갔다. 성능을 개선한 워보이 2세대도 내년 상반기 중 삼성전자 5나노 공정에서 양산될 예정이다.

세계 반도체 성능대회에서 3년 연속 우승하며 세계적인 주목을 받고 있는 리벨리온 역시 챗GPT에 특화한 AI 반도체를 삼성전자의 5나노 공정을 통해 2024년 1분기에 양산할 예정이다. 리벨리온에 따르면 아톰의 전력효율은 GPU 대비 비전모델의 경우 10배, 언어모델은 3~4배 높다. 아톰이 AI 플랫폼에 상용화된다면 전력 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다는 의미다.

삼성전자 화성캠퍼스 파운드리 공장 전경./삼성전자 제공

삼성전자는 국내외 중소 팹리스를 대상으로 칩 생산 수주에 나서고 있다. 지난해 엔비디아, 퀄컴 등 대형 고객사가 이탈하며 가동률이 낮아진 상황에서 사업 다각화를 시도하는 것이다. 다양한 AI 스타트업을 고객사로 끌어들여 AI에 특화한 칩 생산 노하우를 쌓아가고 있다.

올 초에는 미국 AI 반도체 업체 암바렐라, 인텔의 자율주행 솔루션 자회사 모빌아이 등을 파운드리 고객사로 유치했다. 이달에는 삼성전자 디자인솔루션파트너(DSP)로 선정된 디자인하우스 코아시아를 통해 중국 사물지능융합기술(AIoT) 시스템반도체 기업으로부터 1억달러(약 1300억원) 규모의 계약을 체결하기도 했다.

반도체업계 관계자는 “그동안 삼성전자 파운드리 사업이 삼성전자 무선사업부나 퀄컴, 엔비디아와 같은 대형 고객사들을 위주로 진행됐다면 최근에는 다양한 고객사에 최적화된 서비스를 제공하는 방향을 모색하고 있다”며 “실적 측면에서는 당장 큰 개선이 어렵지만 다양한 업체와의 협력을 통해 역량을 쌓아가는 것은 긍정적”이라고 설명했다.

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