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AI 반도체 전쟁

: AI가 주도하는 반도체 혁명과 신제조업 경쟁

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품목정보

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발행일 2024년 09월 25일
쪽수, 무게, 크기 256쪽 | 386g | 140*200*16mm
ISBN13 9791198825704
ISBN10 1198825707

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저자 소개 (1명)

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애플과 테슬라는 시스템반도체를 자체 개발한다는 공통점이 있다. 제품에 기존 범용 반도체를 사용하면 차별화된 성능을 갖기 어렵고, 타사와의 경쟁에서 이길 수 없기 때문이다. 기존 범용 반도체는 말 그대로 범용성은 뛰어나다. 하지만 제품 서비스 구현에 필요한 고성능 연산이 어렵고, 필요한 특정 용도에 맞게 적용하기에는 비효율적이라는 단점이 있다. 기성복에 비유되는 메모리반도체와 달리, 시스템반도체는 고객의 주문에 따라 만드는 맞춤복에 비유된다. 시스템반도체에서 ‘시스템’의 의미는 ‘제품(세트)’을 뜻한다. 그러므로 제품을 만드는 제조사가 고객이다. 시스템반도체 시장은 전체 반도체 시장의 약 65%를 차지할 정도로 큰 규모로 성장했다.
--- p.40, 「애플과 테슬라가 시스템반도체를 개발하는 이유」 중에서

AI를 활용해 많은 제품을 만들려면 AI 반도체가 필수적이다. AI는 IoT와 5G · 6G 네트워크 기술에 더해져 데이터 센터뿐만 아니라 자율주행차, 스마트팩토리, 스마트시티 등 많은 미래 먹거리도 만들어 낼 것이다. 한국 경제를 이끌 중추 산업이다. 삼성과 LG가 디지털 TV 시대로 넘어오면서 소니를 이길 수 있었던 것은 시스템반도체 자체 개발 능력에 기인한다. 디지털 TV에 들어가는 시스템반도체를 자체적으로 만들어 제품의 경쟁력을 키웠다. “전자제품(세트) 경쟁력은 시스템반도체에서 온다”라는 말을 이해해야 한다. 2024년 1월 15일, 정부가 발표한 AI 반도체 중심의 ‘반도체 메가 클러스터 조성 계획’은 시의적절했다. 세계 시장의 1% 수준인 한국의 팹리스를 본격적으로 키우는 터닝포인트가 돼야 한다.
--- pp.67-68, 「AI 반도체가 신제조업 성장의 기회다」 중에서

HBM은 풀어 쓰면, 고(High)대역폭(Bandwidth)을 갖는 메모리(Memory)다. HBM이 주목받는 이유는 무엇일까? AI 알고리즘을 처리하는 과정에서 수행하는 연산과 저장 기능은 서로 다른 장치에서 이뤄진다. 연산은 GPU가, 저장은 메모리가 각각 담당하고 GPU와 메모리 사이에는 데이터를 주고받는 통로가 있다. 이 통로의 너비를 대역폭이라고 한다. 전통적인 D램으로는 폭발적인 데이터양을 감당하기 어려웠다. AI 성능을 높이려면 데이터가 D램에서 GPU로 이동하는 시간을 줄여야 했다. 따라서 고대역폭 메모리가 필요했고, 기존 D램에서 속도와 용량을 개선한 그래픽 D램(GDDR)이 개발됐다. 그리고 GPU와 최대한 가까운 곳에 GDDR을 배치하는 등 기판 형태로 만들었지만, 그럼에도 GPU의 처리 속도를 따라가지 못했다. 이러한 문제를 획기적으로 극복하고 전송 속도와 용량을 개선한 것이 HBM이다.
--- p.102, 「고객 맞춤형 메모리의 질주, HBM」 중에서

AI 기능 탑재는 스마트폰뿐 아니라 PC, 가전, 자동차, 보안, 헬스케어 등 실생활의 다양한 분야로 확산되고 있다. 최근 인텔이 출시한 코어 울트라 칩(코드명 ‘메테오 레이크(Meteor Lake)’)은 온디바이스 AI를 위한 NPU를 탑재했다. 향후 이 칩을 채용한 많은 AI PC가 출시될 것으로 보인다. 온디바이스 AI 시장 급성장은 스마트폰용 AP, 자율주행차용 AI 반도체, AIoT가 만드는 다품종 소량 시장의 시스템반도체 수요를 증가시킬 것으로 예상된다. 이는 국내 팹리스 업계가 도약할 수 있는 기회이며, 국내 에지용 NPU 팹리스 업체들인 오픈엣지테크놀로지, 딥엑스, 모빌린트 등이 가전, 자동차, 로봇, CCTV 등 다양한 시장을 타깃한 NPU를 개발 중이다. 이에 따른 맞춤형 메모리 수요 증가로 이어질 것이다. 역시 삼성전자나 SK하이닉스에도 좋은 기회가 될 것이다.
--- pp.122-123, 「온디바이스 AI 시대 개막」 중에서

지능형 사물인터넷(AIoT) 기술을 통한 스마트홈의 활성화가 기대되고 있다. 4차 산업혁명 시대를 이끄는 주요 기술이 많이 있지만, 그중에서도 핵심기술을 뽑자면 IoT와 AI가 꼽힌다. 지금은 IoT 연결성에 AI 초지능이 결합된 ‘AIoT 시대’라고 할 수 있다. IoT가 디바이스 간의 연결을 나타내는 디지털 신경망이라면, AI는 이러한 디바이스들을 통제 및 관리하는 두뇌 역할을 한다. AIoT는 다양한 도메인에 IoT와 AI를 접목하는 융합의 핵심 기술이다. AIoT는 5G나 6G 이동통신의 초연결성을 바탕으로, AI와 빅데이터를 활용한 초지능성을 결합한 사물지능 융합 기술이다. 서비스 도입 영역이 넓어지면서 냉장고, 세탁기, 에어컨, 스피커 등 거의 모든 가전에 AI가 탑재됐다. 이를 ‘사물지능’이라고 부르는데, 사물 특성에 맞게 지능을 개발하고 이를 탑재해 활용하는 융합 기술을 의미한다.
--- pp.159-160, 「스마트홈 시대 연 지능형 사물인터넷」 중에서

이전의 CCTV가 눈 역할을 했다면, AI 기술이 접목된 지능형 CCTV는 눈과 뇌의 역할을 해내는 셈이다. 예를 들어 일반 CCTV의 경우, 관제직원이 자리에 앉아 일일이 눈으로 화면을 지켜보면서 이상징후를 포착해야 한다. 일반 CCTV는 길거리에서 사람이 쓰러지면 화면만 보여주기 때문이다. 반면, 지능형 CCTV는 이를 응급 상황이라 판단해 실시간으로 관제직원에게 경고 메시지를 전달하고, 그 장소를 사각형으로 표시해 준다. 이런 식으로 지능형 CCTV는 관제직원이 여러 대의 CCTV 화면을 보며 감시하는 것보다 더 빠르게 조치를 취할 수 있고, 이를 통해 골든타임도 확보할 수 있다. CCTV에 지능을 주기 위해서는 ‘비전 AI(Vision AI)’라고 불리는 지능형 영상 분석 기술이 사용된다. 비전 AI는 알고리즘으로 영상을 인식하고 분석한 뒤 처리한다. 비디오 영상 속 사람, 차량, 사물 등의 객체를 AI가 검출 및 인식하고, 이상 상황 여부를 학습된 알고리즘으로 판단한다.
--- p.227, 「지능형 CCTV, 영상 보안을 바꾸다」 중에서

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시스템 분야와 반도체 분야, 그리고 산업계와 학계를 모두 아우르며 오랜 기간 축적한 저자의 경험과 통찰력이 녹아 들어간 정말 시의적절한 책이다. 우리의 기술과 산업 환경을 고려할 때, 이 대변환의 AI 시대에 우리가 무엇을 해야 할 것인가를 잘 알려주고 있다. 특히 우리가 상대적으로 취약한 시스템반도체 분야에서 무엇을 해야 할 것인지 이 책을 읽으면서 같이 고민하고 실행해야 하겠다.
- 허염 (㈜실리콘마이터스 회장)
앞으로 생성형 AI 중심의 다양한 발전은 필연적으로 반도체의 고도화와 시스템반도체의 발전을 가져오고, 반도체 산업의 선제적 대응은 대한민국이 국민소득 5만 달러 달성의 진정한 선진국으로 가는 키 팩터(Key Factor)가 될 것이다. 경제계뿐만 아니라 사회 지도층 인사들은 모두 이 책에서 대한민국의 발전 방향을 찾아야 할 것이다. 일독을 권한다.
- 이금룡 (코글로닷컴 회장)
이 책은 반도체의 이해와 중요성을 시작으로 하여, AI 반도체와 AI 반도체가 만들어 내는 응용 서비스까지 모두 다루고 있다. 시스템반도체 개발의 과거와 미래를 예리하고 통찰력 있게 설명하며, 특히 인류 문명의 변곡점이 될 수 있는 AI 기술의 발전으로 인해 격변하는 AI 반도체 산업의 기회와 미래를 예측한다.
- 백준호 (퓨리오사AI 대표)

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