AI반도체 전쟁…'팀코리아' 나섰다

“가혹한 위기상황이다. 미래 기술을 얼마나 빨리 우리 것으로 만드느냐에 생존에 달렸다.”

지난 6월 19일 이재용 삼성전자 부회장이 경기 화성시 삼성전자 반도체 연구소를 방문한 자리에서 이같이 밝히자 삼성전자 안팎에는 긴장감이 고조됐다. 삼성이 세계 1위인 메모리 반도체에 안주해서는 더이상 미래를 장담하기 어렵다는 위기감과 절박함이 배어 있다. 지난해 4월 삼성이 133조원을 투자해 2030년까지 세계 비메모리(시스템) 반도체 시장 1위에 오르겠다는 야심찬 계획을 발표한 것도 이때문이다. 시스템 반도체는 메모리반도체 보다 시장규모가 2배나 크고 수요가 폭증하고 있다. 핵심은 AI 반도체다. 삼성전자가 지난해 AI 연구인력을 200명에서 2000명으로 10배 늘리기로 하고 AI분야 최고 석학인 세바스찬 승 미국 프린스턴대 교수 등을 영입한 것도 이와 무관치않다.


AI 반도체 시장을 둘러싼 패권 경쟁이 뜨겁다. AI 기술이 산업·사회 전분야로 확산하는 가운데 AI 알고리즘에 최적화된 고성능·저전력 AI 반도체가 미래 IT산업의 판도를 좌우할 핵심기술로 급부상하면서다. 자율주행차나 스마트 기기, 사물인터넷(IoT) 등 각 분야에 AI 서비스가 결합 되는데, 이를 원활하게 구현해주는 게 AI반도체다. 인텔과 엔비디아, 삼성전자 등 반도체 기업은 물론 구글, 아마존, 테슬라 등 IT 강자들까지 너나없이 천문학적인 투자와 인수합병을 통해 독자 AI 반도체 개발에 열을 올리는 것도 이 때문이다.

AI 반도체는 인간의 두뇌를 모방한 지능형 반도체다. 기존 컴퓨터에 쓰이는 중앙처리장치(CPU)와는 다르다. CPU는 입력 순서에 따라 연산하는 직렬 컴퓨팅 구조여서 일정한 규칙이 있는 다량의 정보 처리에는 강하다. 반면 이미지나 소리, 특정 상황 같은 불규칙한 정보 처리에는 약하다. AI 환경에서는 이같은 비정형의 정보를 한번에 빠르게 처리할 수 있는 병렬 컴퓨팅 구조인 AI 반도체가 필수적인 이유다.


AI 반도체의 활용범위는 무궁무진하다. 인간의 판단을 대신하는 만큼 자율주행차나 스마트폰은 물론, 웨어러블 기기, 로봇, 드론, 사물인터넷 등 광범위한 분야에 쓰인다. 2022년 출하되는 스마트 기기의 80%에, 또 10년 뒤에는 모든 스마트기기에 탑재될 전망이다. 시장 성장세도 가파르다. 시장조사업체 가트너는 AI반도체 시장이 올해 121억달러에서 2023년 343억 달러로 3배 가까이 성장할 것으로 전망했다. 또 딜로이트는 2020년 AI반도체가 7억 5000만개이상 팔리며 2024년에는 2배인 15억개로 판매량이 늘어날 것으로 본다.


글로벌 테크 기업들이 수년전부터 막대한 자금을 투입해 AI반도체 기술확보에 나서고 있지만 아직 초기시장에 불과하다. AI반도체의 최고 단계인 신경망처리장치(NPU)는 기술구현과 공정이 너무 복잡하고 어려워서다. NPU 개발은 아직 초기 단계인 만큼 세계적인 메모리 반도체 개발역량과 산학연 인재들을 보유한 한국도 충분히 해볼 만하다는 평가가 나오는 이유다.

정부도 팔을 걷었다. 과학기술정보통신부는 지난해 말 ‘인공지능 국가전략 2030’을 내놓은 데 이어 올해 ‘차세대 지능형반도체 연구개발사업’을 출범했다. 메모리 반도체 분야에서 압도적인 경쟁력을 바탕으로 세계 최고 수준의 차세대 지능형 반도체를 개발하기 위해 2029년까지 1조원 이상을 투자하기로 했다.

정보통신기획평가원(IITP) 오윤제 디바이스 반도체 담당 프로젝트매니저는 “글로벌 기업들에 뒤진 감도 있지만 우리는 삼성전자와 SK하이닉스를 보유한 비메모리 강국이자 수년 전부터 AI 반도체를 연구해온 전문업체들이 적지 않다”면서 “산학연의 역량과 우수 인재들을 결집시키면 우리도 AI 반도체 분야에서 충분히 승산이 있다”고 설명했다.