K엔비디아 꿈꾸며…AI 반도체 ‘무럭무럭’ [메이킹 머니 AI]

몸집 키우는 AI 하드웨어·인프라
인공지능 입은 모빌리티·로봇 곳곳 활약

소프트웨어뿐 아니라 인공지능 인프라 구축에 필수적인 하드웨어 분야에서도 기업 간 경쟁이 치열하다. 특히 데이터센터의 핵심으로 꼽히는 AI 칩 시장 경쟁이 점입가경이다. 지금까지는 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)가 글로벌 시장을 독점했다. 이 시장을 국내 기업이 조금씩 공략하고 있다. 향후 GPU를 대체할 수 있을 것으로 주목받는 신경망처리장치(NPU)와 데이터 이동·처리를 가속하는 데이터처리가속기(DPU) 등 차기 칩 개발에 속도를 낸다. 이뿐 아니라 모빌리티와 로봇 등 첨단 산업 분야에서도 두각을 나타내는 기업이 속속 등장하고 있다.

인공지능(AI) 전문 회사인 다겸이 선보인 ‘아이킷’. 비전 AI 기술을 제조 공정 품질 관리 산업에 접목한 솔루션이다. (다겸 제공)

AI 칩, GPU 말고도 많다

리벨리온·퓨리오사AI·모빌린트

하드웨어 중에서도 가장 핫한 분야는 AI 칩이다. AI 컴퓨터를 만들기 위해서는 GPU에 고대역폭메모리(HBM)를 조립해 만든 AI 가속기, 중앙처리장치(CPU) 등이 필요하다. 이렇게 만들어진 AI 컴퓨터가 수천 대 모인 공간이 데이터센터다. 즉, AI 칩은 데이터센터의 기초가 되는 하드웨어다. 이 시장에서 엔비디아가 독주를 이어가고 있지만, 전 세계적으로 엔비디아를 잡기 위한 제품 개발이 이어진다.

국내에서는 GPU 대신 이를 대체할 수 있는 칩 개발에 속도를 낸다.

AI 반도체 팹리스 스타트업 리벨리온이 대표적이다. 인텔과 스페이스X 출신 박성현 대표와 오진욱 최고기술책임자(CTO) 등이 공동 창업한 리벨리온이 주력하는 AI 반도체는 NPU다. 이는 AI 핵심으로 꼽히는 딥러닝 알고리즘 연산에 최적화된 반도체다. 향후 GPU를 대체할 반도체라는 평가를 받는다. 범용성이 다소 부족하다는 평가에도 딥러닝 연산에 특화한 덕분에 GPU보다 빠른 연산 작업이 가능하다는 점이 부각된다. 전력 소모를 줄일 수 있다는 점에서 효율성도 뛰어나다.

이미 성과도 나타나고 있다. 리벨리온은 지난해 국내 최초 대규모언어모델(LLM)을 지원하는 NPU인 ‘아톰’을 개발해 KT 클라우드 데이터센터에 공급했다. 국내 NPU로는 처음으로 데이터센터 상용화에 성공한 사례다. 이후 기술검증(PoC)을 거쳐 올해부터 제품을 공급하는 중이다. 삼성전자와 함께 차세대 AI 반도체 ‘리벨’도 개발에 나섰다.

최근에는 SK텔레콤의 AI 칩 팹리스 자회사 사피온과 합병 소식이 전해졌다. 연내 통합법인 출범이 목표다. 사피온 역시 데이터센터용 NPU ‘X330’을 공개한 상황이다. 두 회사 합병 배경과 향후 통합 과정에 대해서는 여러 전망이 나오지만, 국내 대형 AI 칩 회사가 탄생했다는 사실은 틀림없다. 두 회사의 통합법인 기업가치는 2조원을 넘어설 것이라는 전망이 나온다. 현재 리벨리온 기업가치는 8800억원, 사피온은 5000억원 수준으로 평가받는다. 리벨리온은 최근 기업공개(IPO)를 추진하며 2조원 가까운 몸값이 거론됐다.

여기에 퓨리오사AI가 함께 경쟁하는 구도다. AI용 반도체 스타트업 퓨리오사AI 역시 지난 4월 2세대 AI 반도체 ‘레니게이드’를 공개했다. 지난해 선보인 1세대 제품 ‘워보이’에 이어 두 번째 버전인 레니게이드는 국산 AI 반도체중에서는 최초로 SK하이닉스에서 만든 12단 HBM3(4세대)를 탑재했다는 점이 특징이다. 국내 AI 반도체 기업 중 가장 빠르게 HBM을 탑재한 칩을 상용화할 수 있었던 배경은 빠른 시장 대응이 꼽힌다. 퓨리오사AI는 AI 메모리와 첨단 패키징 원천 기술을 보유한 SK하이닉스·TSMC와 협력해 빠르게 시장 대응에 나섰다.

리벨리온과 사피온, 퓨리오사AI 모두 작게나마 매출이 발생하고 있다. 지난해 세 회사 매출은 각각 36억원, 27억원, 50억원을 기록했다.

조만간 본격적인 제품 양산을 시작할 것으로 예상되는 스타트업도 있다. 에지용 AI 반도체 팹리스 스타트업 모빌린트는 창업 5년 만에 첫 제품 출시를 앞뒀다. 모빌린트는 지난 3월 NPU ‘에리스’ 양산에 돌입한다고 발표했다. 올해 안으로 에리스 양산 관련 PoC를 마치고 내년부터 고객에 납품한다는 구상이다. 경쟁사가 10㎚ 이하 공정을 택한 것과 달리 모빌린트는 14㎚ 기반으로 만들어 차별화했다. 차질이 없다면 내년부터 실질적인 매출이 발생할 것으로 기대한다. 모빌린트는 두 번째 칩 ‘레귤러스’ 개발도 동시에 진행 중이다. 2분기 중 고객에 샘플을 공급하고 내년 상반기 양산화 작업에 들어간다는 목표다.

모빌린트 관계자는 “모빌린트는 딥러닝 기반 AI 중에서도 에지(사용자 또는 데이터 소스의 물리적인 위치나 그 근처에서 컴퓨팅을 수행하는 것) 분야에 중점을 두고 있다”며 “현재 약 20여곳 업체와 PoC를 진행 중”이라고 말했다. 이어 “가성비·범용성·효율성 등 NPU 제품의 경쟁력을 지녔다고 판단한다”며 “내년 양산이 시작되면 빠르게 매출이 증가할 것으로 예상한다”고 덧붙였다.

AI 반도체 위한 원천 기술

딥엑스·메티스엑스 눈길

AI 반도체를 위한 원천 기술을 보유한 국내 스타트업도 눈길을 끈다.

지난 ‘국제전자박람회(CES) 2024’에서 1세대 온디바이스 AI 반도체 기술을 선보여 3개 부문에서 혁신상을 수상한 딥엑스가 대표적이다.

딥엑스는 각종 기기에서 온디바이스 AI를 구현하는 데 필요한 NPU를 개발한다. 온디바이스 AI란 기기 내부에서 구동하는 AI를 뜻한다. 딥엑스는 기존 온디바이스 AI 환경의 한계를 개선해 연산 효율을 높이면서 발열 문제를 해결하는 원천 기술을 보유하고 있다. 기존 한계를 보완하기 위해 D램과 캐시 메모리 사용을 최소화하는 기술 등 저전력·고성능 AI 반도체 원천 기술을 개발했다.

이미 고객사도 확보한 상태다. 현대차, 포스코DX, LG유플러스 등과 협력 중이다. 최근 고객사 기술 협력 프로그램인 ‘EECP’의 고객 수가 두 배로 늘며 100여개 글로벌 기업과 협력하게 됐다는 것이 회사 측 설명이다. 현재 개발팀이 칩 양산 마무리 작업을 마쳤으며, 연말에는 시장에 공개될 전망이다.

메티스엑스 역시 데이터센터를 혁신할 만한 솔루션을 보유했다. 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)라는 기술이다. AI와 빅데이터 등 고성능 연산이 필요한 프로그램에서 서로 다른 기종 제품을 효율적으로 연결할 수 있는 차세대 인터페이스를 의미한다. 이를 통해 미래 AI 데이터센터를 혁신할 수 있는 지능형 메모리 솔루션을 개발 중이다.

딥엑스와 마찬가지로 기존 방식 한계를 효율적으로 개선하는 데 초점을 맞췄다. 이미 국내 특허 10건을 확보했으며, 추가로 12건이 출원 대기 중인 상황이다. 창업 3년 차치고는 기술력에서 꽤 높은 수준이라는 평가다. 이를 바탕으로 현재 데이터베이스 업체, 국내외 메모리사와 협업을 논의 중이다. 아직까지 매출이 발생하는 상황은 아니지만 삼성전자 파운드리의 4나노 공정을 적용한 칩이 확보될 것으로 예상되는 내년 상반기 이후로는 매출이 발생할 것으로 회사는 내다본다. 현재 삼성전자, 세미파이브 등과 협업해 칩 개발을 진행 중이다. 또한 고객 응용 검증을 위해 사이오닉AI와 협업해 초거대언어모델(LLM)을 기업에 최적화하고 이를 쉽게 관리할 수 있는 솔루션도 제공한다.

메티스엑스 관계자는 “내년 상반기 글로벌 고객을 대상으로 PoC를 진행할 계획”이라며 “이를 통해 지능형 메모리의 시스템 성능 개선과 클라우드 업체들의 총소유비용(TCO) 절감 효과를 입증할 것”이라고 말했다.

엘로이랩 관계자가 초분광 카메라로 정보 수집 후 AI 딥러닝 기술을 활용해 이물질을 검출하는 모습. (엘로이랩 제공)

모빌리티·로봇 분야에 AI 접목

엘로이랩·다겸·뉴빌리티

칩 분야 주목도가 높은 건 사실이지만, 모빌리티와 로봇 등 여러 분야에서도 AI 활용이 활발하다. 식품 칩 분야 주목도가 높은 건 사실이지만, 모빌리티와 로봇 등 여러 분야에서도 AI 활용이 활발하다. 식품 공정 속에서 발생하는 이물, 변질 등을 찾아내는 것도 AI 로봇의 역할이다.

농식품 불순물 제거 장비를 개발하는 스타트업 엘로이랩이 눈길을 끈다. 엘로이랩은 농식품 이물질과 불순물을 검출하고 제거하는 자동화 장비를 개발한다. 초분광 카메라로 정보를 수집하고 AI 딥러닝 기술을 활용해 이물질을 검출하는 방식이다. 빠른 분석 시간과 98% 이상의 높은 정확도가 특징이다. 여러 식품 기업과 20여회 이상 기술 실증을 거쳐 국내에서는 최고 수준 이물 분석 데이터를 보유했다는 평가다. 지난해 식품 대기업에 제품을 납품하며 매출이 크게 상승했다. 이 기술에 주목한 CJ와 풀무원 등 국내 식품 대기업으로부터 투자를 유치하기도 했다.

미세공정 AI 카메라 전문 개발 업체 다겸도 유사한 사업 모델을 지니고 있다. 다겸은 여러 공정에서 이물질을 검출하는 제품을 만들어 공급한다. 식품 업체뿐 아니라, 단열제, 리튬 배터리, 웨이퍼 세정, 인쇄회로기판(PCB), 동박 등 적용되는 분야가 다양하다. 간단히 말해 불량 징조를 실시간으로 잡아내 수율을 높이는 데 도움을 주는 도구다. 다겸 제품의 경쟁력은 빠르게 움직이는 동적인 과정에서 미세한 오차를 잡아낼 수 있다는 점이다. 30프레임(fps) 영상에서 0.1초 내외로 8대의 카메라가 0.1㎜ 내외의 불량을 잡아내고 있다는 것이 회사 측 설명이다.

그런가 하면 대기업은 AI를 통해 진화한 로봇 솔루션 개발에 한창이다. 두산로보틱스와 LG전자 등이다. 특히 LG전자는 서비스 로봇 ‘클로이’에 AI 기반 자율주행 성능과 구글의 제미나이 등 LLM을 기반으로 한 AI 음성 기능을 추가로 탑재한다는 계획이다.

뉴빌리티도 모빌리티 분야에서 두각을 드러내는 기업 중 하나다. 자율주행 기술력과 다양한 상용화 경험이 많다는 것이 강점이다. 카메라 기반 측위 기술로 라이다 방식 대비 가격 경쟁력을 확보했으며, 국내 AI 로보틱스 분야 엔지니어링 인재들이 실내외 통합 환경에 최적화된 자율주행 솔루션을 개발했다. SK텔레콤·KT·요기요 등 다수 기업과 협업을 통해 모빌리티 로봇을 개발했으며, 최근에는 뉴빌리티의 로봇 ‘뉴비’가 대만 ‘컴퓨텍스 2024’ 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)의 기조연설에 함께 등장하며 주목을 받기도 했다.

뉴빌리티 관계자는 “최근 자율주행 로봇에 대한 전 세계적 수요가 증가하고 있다”며 “정부의 도심 자율주행 로봇 규제 완화 기조까지 더해져 관련 시장이 급성장할 가능성이 높다”고 내다봤다.

가정용으로 구현된 크리에이츠의 시뮬레이터. 골프공의 딤플 움직임을 인식, 스핀을 측정하는 딤플옵틱스 기술이 발군이다. (크리에이츠 제공)

골프 분야에서도 AI를 적용하려는 움직임이 분주하다. 지난 2009년 설립된 크리에이츠는 골프 스윙을 분석하는 골프 시뮬레이터 기업이다. 특히 자회사 유니코를 통해 미국 시장에서 급성장하고 있다. 초고속 카메라를 직접 설계하고 골프공의 딤플로만 회전(스핀)을 읽을 수 있는 이미지프로세싱 특허를 보유했다. 트랙맨, 포어사이트와 함께 북미 3대 브랜드로 자리잡았다. 국내에서도 큐이디‘QED’라는 브랜드로 교육용 시장에서 점유율을 확대하는 중이다.

회사는 최근 AI 기술 확보에 박차를 가하고 있다. 지난해 100억원의 연구·개발(R&D)비를 투자해 골퍼가 스윙할 때 인체 17개 지점을 초당 180회 인식하고 AI가 스윙 자세를 교정해주는 솔루션을 개발했다. 전 세계에서 매일 1000만개 이상의 샷 데이터와 스윙 연습을 학습해 AI가 점점 정교해지고 있다는 것이 회사 측 설명이다.

최근에는 유럽 최대 통합 전시회(ISE)에 참여해 눈길을 끈다. LG전자 ISE 부스에 AI를 더한 론치 모니터(골프 스윙 데이터 분석 장비) 등 신제품을 선보여 현지에서 호평을 받았다. LG전자와 협업해 개발한 골프 시뮬레이터 패키지 ‘올인원’과 자체 개발한 시뮬레이터 ‘아이엑소2’를 전시했다. 또, AI 기술로 골프 스윙을 점검해주는 AI 트레이너, 그루브, 게임데이 등 플랫폼도 공개했다.

인공지능(AI)을 적용한 수면가전 텐마인즈 ‘AI 모션필로우’. (텐마인즈 제공)

수면을 돕는 베개에도 AI가 적용된다. 헬스케어 디바이스 전문 기업 텐마인즈의 ‘AI 모션필로우’가 주인공이다. 이 제품은 AI가 코골이 소리를 감지하면 에어백을 부풀려 고개를 움직여주는 방식으로 코골이 완화에 도움을 준다. 텐마인즈에 따르면 테스트 결과 사용자의 97%가 코골이 감소 효과를 경험한 것으로 전해진다. 제품 효과가 입소문을 타면서 판매량도 빠른 속도로 늘고 있다. 올해 1분기 AI 모션필로우 판매량은 전년 동기 대비 142% 증가했다. 올해 1분기 판매량이 전년 상반기 전체 판매량보다도 32% 늘었다는 것이 텐마인즈 측 설명이다.

AI를 활용해 수면 문제 진단과 솔루션을 동시에 제공했다는 점을 높게 평가받아 CES 2020·2022·2023·2024에서 혁신상을 받았다. 특히 올해 1월 열린 CES 2024에서는 생체 신호를 감지하는 모션링을 더한 ‘모션슬립’으로 스마트홈 부문 최고혁신상을 수상하기도 했다.

젠슨 황이 콕 집은 뉴빌리티
국내외 17개 로봇 운영…네옴 프로젝트까지

젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)의 기조연설 무대에 등장한 뉴빌리티의 자율주행 로봇 ‘뉴비’. (뉴빌리티 제공)

자율주행 로봇 서비스 기업 뉴빌리티에 전 세계 관심이 쏠린다. 대만에서 열린 아시아 최대 정보기술(IT) 박람회 ‘컴퓨텍스 2024’에서 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO) 기조연설에 함께 등장한 데 이어, 엔비디아 AI 서밋에도 참석하면서다.

뉴빌리티의 자율주행 로봇 ‘뉴비’는 컴퓨텍스 2024에서 한국 로봇 기업 중 유일하게 기조연설에 참여해 무대를 자유자재로 오가며 자율주행 기능을 선보였다. 젠슨 황 CEO는 ‘뉴비’와 함께 무대에 오른 로봇들을 향해 “이 친구들은 AI의 다음 물결, 로보틱스의 미래”라고 소개했다.

뉴빌리티는 현재 국내외 17개 지역에서 70여대 로봇을 운영한다. 배달과 순찰 외에도 다양한 분야로 사업을 확장 중이다. 글로벌 시장 진출도 속도를 낸다. 대표적인 사례가 사우디아라비아의 미래 도시 네옴 프로젝트다. 5000억달러 규모 네옴 프로젝트에 로봇 배달 서비스를 제공할 전망이다. 글로벌 경쟁 끝에 현재 배달 기업으로는 유일하게 현지 실증 사업을 진행 중이라는 것이 회사 측 설명이다.

일본에서도 도쿄 내 배달 서비스 실증을 위해 이커머스, 배달 플랫폼, 로봇 솔루션 공급사 등 유수의 현지 기업과 사업 협력을 논의 중이다. 올해 현지법인을 세우고 본격적인 사업 확장에 나선다는 계획이다.

엔비디아와 시너지도 회사가 기대하는 부분이다. 뉴빌리티 관계자는 “개발자 콘퍼런스에서 엔비디아가 선보인 휴머노이드 로봇 라인업에 버금가는 뉴빌리티의 기술력과 비전을 높이 평가한 것으로 생각된다”며 “향후 엔비디아의 AI 기술과 뉴빌리티 로봇 기술이 만나 시너지를 낼 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

잠깐용어

*GPU 그래프처리장치. 데이터를 한 번에 대량으로 처리하는 병렬 처리 방식 반도체다. AI의 핵심 부품으로 사용된다.

*NPU 신경망처리장치. AI 핵심으로 꼽히는 딥러닝 알고리즘 연상에 최적화된 반도체다. 향후 GPU를 대체할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

*DPU 데이터처리가속기. 서버가 보다 효율적으로 데이터를 이동할 수 있도록 지원하는 도구다. AI 같은 고성능 데이터 연산처리에 필요한 도구로 꼽힌다.

*CPU 중앙처리장치. 명령어의 해석과 자료의 연산, 비교 등의 처리를 제어하는 컴퓨터 시스템의 핵심 장치다. 컴퓨터 속도에 영향을 준다.

*HBM 광대역폭메모리. AI 반도체의 핵심 부품으로 국내 SK하이닉스가 GPU를 만드는 엔비디아에 공급 중이다.

[문지민 기자 moon.jimin@mk.co.kr, 조동현 기자 cho.donghyun@mk.co.kr]

[본 기사는 매경이코노미 제2266호 (2024.07.03~2024.07.09일자) 기사입니다]