“AI 반도체 1등 국가 도약”…1조96억 정부사업 시작

SKT 등 28개 기관 과기정통부 과제 수행

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“AI 반도체 1등 국가로 도약하겠다”

지난해 정부가 발표한 AI 국가전략이 가시화되고 있다. 과학기술정보통신부(과기정통부)는 AI 반도체 1등 국가 도약을 위한 대규모 연구개발 사업의 2020년 신규과제 수행기관 선정을 완료하고 본격적인 기술개발에 들어간다고 4월23일 밝혔다. 차세대 지능형반도체 기술개발 사업의 규모는 2029년까지 총 1조96억원으로, 이 중 AI 반도체 설계 분야에만 2475억원이 투입된다.

AI 반도체에 집중한 AI 국가전략

정부는 지난해 12월17일 문재인 대통령 주재로 열린 제53회 국무회의에서 AI 국가전략을 발표했다. AI 국가전략은 선택과 집중에 초점을 맞췄다. 특히 세계 최고 수준의 메모리 반도체 경쟁력을 발판으로, AI 반도체 핵심 기술 확보와 신개념 반도체(PIM, Processing-In-Memory) 개발에 전략 투자를 강화해 AI 반도체 경쟁력 세계 1위를 달성하겠다는 목표를 내세웠다.

| 지난해 문재인 대통령이 네이버 연례 개발자 행사에 참석해 AI 기본구상을 발표했다.

AI 기반 서비스가 늘면서 글로벌 IT 기업들은 서비스 안정화를 위해 자체 AI 칩 개발에 나서고 있다. 폭증하는 방대한 데이터를 실시간으로 빠르게 처리하고 전력 효율성과 보안성을 높이기 위해서다. 구글은 2016년 머신러닝 엔진인 텐서플로우에 특화된 AI 칩 ‘TPU(Tensor Processing Units)’를 자사 데이터센터에 적용했다. 이세돌 9단과 바둑 대결을 펼쳤던 ‘알파고’에도 TPU가 적용됐었다.

시장조사기관 트랙티카에 따르면 AI 반도체 시장은 2018년 약 6조원에서 2025년 약 81조7천억원으로 연평균 45% 수준의 높은 성장이 예상된다.

이번 사업은 서버·모바일·엣지·공통 4대 분야에서 세계 최고 수준의 기술력과 독자 AI 반도체 플랫폼 확보를 목표로 한다. 올해 신규과제는 분야별 연구성과를 결집하기 위해 기존 개별과제 방식과 달리 각 세부과제를 통합해 산·학·연 컨소시엄 형태로 개발하도록 기획됐다.

AI 반도체 사업에는 전문가 평가를 거쳐 선정된 분야별 총 4개 컨소시엄 28개 수행기관이 참여한다. SK텔레콤·SK하이닉스 등 대기업을 비롯해 텔레칩스·넥스트칩 등 중소기업, 퓨리오사AI·딥엑스·오픈엣지 등 스타트업, 10개 대학, 2개 출연연이 사업 수행기관으로 선정됐다.

| AI 반도체 사업 분야별 수행기관 선정결과 (출처=과기정통부)

특히, 국내 AI 서비스를 활발히 전개하고 있는 SK텔레콤과 팹리스 대표 기업인 텔레칩스, 넥스트칩이 서버·모바일·엣지 분야 컨소시업 총괄 기관으로 참여해 분야별 개발 결과물을 통합한 칩(SoC) 제작 및 실증 등 핵심 역할을 수행할 예정이다.

과기정통부는 해당 사업에 올해에만 288억원을 지원하는 등 향후 10년간 2475억원을 투입할 계획이다. 올해 신규 과제에서는 서버·모바일·엣지·공통 분야에서 높은 연산성능과 전력효율을 갖는 AI 반도체(NPU) 10개 상용화를 목표로 한다. 또 초고속 인터페이스, 소프트웨어 통합 개발을 통해 AI 반도체 플랫폼 기술을 확보할 계획이다.

200테라플롭 NPU, 메모리 중심 PIM 반도체 만든다

SKT는 서버용 AI 반도체 기술 개발 사업 총괄로 참여해 사업을 이끈다. SKT, SK하이닉스, 퓨리오사AI, 서울대, 전자부품연구원(KETI) 등 15개 기관이 참여한 컨소시엄은 최대 8년간 총 708억원을 투입해 클라우드 데이터센터 등 고성능 서버에 활용 가능한 AI 반도체(NPU)와 초고속 인터페이스 기술을 개발한다.

| SKT 데이터센터에 적용된 자체 개발 AI 연산 가속기

SKT는 핵심 기술인 AI 프로세서 코어를 개발하고, 이를 위해 필요한 기술을 협력사들과 함께 개발할 계획이라고 밝혔다. 프로세서 칩 연산 성능은 초당 200조회(200테라플롭) 데이터 처리, AI 서버는 초당 2천조회(2페타플롭) 데이터 처리를 목표로 하되 기술 발전에 따라 최신 AI 프로세서 성능에 맞춰 지속해서 성능 목표를 높여나갈 계획이다.

모바일 분야에는 텔레칩스, 한국전자통신연구원(ETRI), 네패스, 이화여대, 한양대 등 11개 기관이 컨소시엄으로 참여한다. 5년간 총 460억원이 투입되며, 자율주행차·드론 등 모바일 기기에 활용할 수 있는 AI 반도체(NPU)를 개발한다.

엣지 분야에는 넥스트칩, ETRI, 오픈엣지, 딥엑스, 세미파이브, KETI 등 17개 기관이 참여하며, 5년간 총 418억원이 투입된다. 영상보안·음향기기·생체인증보안기기 등 사물인터넷(IoT) 기기에 활용 가능한 AI 반도체(NPU)를 개발한다.

공통 분야에서는 ETRI와 카이스트가 5년간 총 52억6천억원을 투입해 차세대 메모리(MRAM)와 AI 프로세서(NPU)를 통합한 저전력 고효율 PIM(Processing-In-Memory) 반도체 기술 개발에 나선다. PIM 반도체는 CPU 중심 컴퓨팅을 뇌 구조처럼 메모리 중심 컴퓨팅으로 바꾸는 반도체로, 현재 방식의 메모리-프로세서 구조에서 오는 속도 효율 저하 및 전력 증가 문제를 해결해줄 것으로 기대된다.

김윤 SKT CTO는 “AI 반도체 세계 1위를 목표로 하는 정부의 AI 국가전략에서 SK텔레콤이 고유하고 중요한 역할을 하게 되었다”라며 “시장 형성 초기인 대용량 AI 반도체에 대한 선제적 기술 투자와 상용 서비스 혁신을 통해 메모리 강국 대한민국이 AI 반도체 분야에서도 선전할 수 있도록 기여하겠다”라고 말했다.

최기영 과기정통부 장관은 “AI 반도체는 AI·데이터 생태계의 핵심 기반이자 반도체 산업의 새로운 성장 동력으로서 정부의 선제적인 투자를 통해 민간의 투자 활성화를 유도하고, 국내 산학연 역량을 총 결집하는 것이 중요하다”고 강조했다.

또 “이번 사업은 소자, 설계, 장비·공정 기술 등 산업부와 공동으로 준비한 예타 사업의 일환으로, 국내의 내로라하는 AI 반도체 설계 기관들의 관심과 참여 의지를 확인할 수 있었다”라며 “앞으로 기존의 연구개발 성과를 민간에 확대하고, 민·관의 역량을 결집해 세계시장에 도전할 것이며, 차세대 PIM 기술 등 민간의 기술혁신을 뒷받침해나갈 계획이다”라고 밝혔다.