과기부·산업부, AI 반도체·신소자·미세공정 기술 개발 박차
자동차·첨단가전·바이오·에너지·로봇 등 SoC 설계기술 육성

4차 산업혁명 시대를 맞아 변화하는 반도체 시장에 대응하고 메모리 중심의 불균형적 산업 구조를 바꾸기 위해 정부가 힘을 모았다.

차세대 지능형 반도체 핵심·원천 기술 확보를 목표로 과학기술정보통신부와 산업통상자원부가 10년 간 1조원을 투자한다. 최근 5년 간 R&D 예타 사업 중 1조원을 넘은 것은 이번이 처음이다.
과기부와 산업부는 1월20일 인공지능 반도체, 주력산업용 첨단 반도체, 저전력·고성능 신소자, 원자 수준의 미세공정 기술 등 세계 최고 수준의 차세대 지능형 반도체 기술개발을 위한 사업 시행 계획을 밝혔다.

과기부는 전력소모 감소 및 고성능 구현을 위한 미래소자 개발(2020년 424억원)을, 산업부는 미세화 한계를 극복하는 원자 단위 공정·장비 기술 개발(2020년 467억원)을 추진하며 연산속도 향상을 위한 설계기술 개발에 공동 대응한다.

2020년 총 891억원, 향후 10년 간 1조원이 투자될 예정으로 소자, 설계, 장비·공정 등 전 주기를 아우르는 기술을 개발하며 최종 추진 과제는 분야별 외부 전문가들이 참여하는 과제기획위원회 및 산학연 기술 수요조사 등을 거쳐 선정됐다.


인공지능 반도체 설계 기술 개발
인공지능 반도체의 제품 완성도와 신뢰도 등을 고려해 인공지능 프로세서(NPU 등), 초고속 인터페이스, 소프트웨어(컴파일러 등)를 통합한 플랫폼 기술을 개발한다.

응용분야에 따라 서버·모바일·에지 분야별 플랫폼 기술을 개발하고 세계 최고 수준의 연산성능과 전력효율을 갖는 인공지능 프로세서(NPU) 등 글로벌 시장을 선도하는 혁신기술을 확보한다.

개발된 플랫폼 기술은 설계전문기업(팹리스) 등이 제품 개발 및 검증에 활용할 수 있도록 인공지능 반도체 개발에 필요한 기간과 비용을 절감하는 방향으로 지원하며 이를 위해 산·학·연이 참여하는 플랫폼 커뮤니티를 운영한다.

과제 수행기관은 플랫폼별 세부 과제 간 연계성을 강화할 수 있도록 컨소시엄 방식으로 선정하며 인공지능 반도체 산업 생태계가 조기 구축될 수 있도록 팹리스 및 IP전문기업의 참여와 인재 인재양성 등을 지원한다.


신소자 분야 기술 개발
신소자 분야는 기존 소자의 한계 극복을 위해 초저전력·고성능의 새로운 소자 개발을 목표로 원천 IP 확보가 가능한 분야를 중점 육성한다.

과기부는 이를 위해 다양한 원리의 신소자 원천 기술 개발에 115억원을, 개발된 기술의 조기 상용화 연계를 위한 집적·검증 기술 개발에 45억원을, 창의적 아이디어 기반 도전적 기초기술에 14억원을 지원한다.

신소자 원천기술의 경우 경쟁형 R&D 방식을 도입하고 단계별 평가를 통해 지속 지원여부를 결정한다. 사업 시행 5년차인 1단계 연구가 마무리되는 시점에서는 설계 분야와 공동연구를 할 수 있는 소자기술을 집중 발굴하고 2단계에서는 본격적인 소자·설계 융합연구를 통해 초저전력의 인공지능 반도체를 구현한다.
차세대반도체 설계기술 개발
자동차, 첨단 가전, 의료·바이오, 에너지, 첨단 로봇 등 5대 전략 산업 및 공공 수요와 연계해 시장에서 필요로 하는 시스템반도체(SoC) 설계기술을 개발한다.

다양한 애플리케이션에 활용 가능한 ▲경량 프로세서 ▲스토리지 ▲센싱 ▲연결·보안 ▲제어·구동 등 5대 핵심 기술을 개발한다.

2020년부터 시작되는 대표 과제로는 ▲안전한 자율주행을 위한 다종 신호처리 및 보안 기능이 강화된 차량 통신용 SoC ▲자가 화질 개선 및 AR·VR을 위한 통합 디스플레이용 SoC ▲5G 기반 범죄예방을 위한 전자발지용 SoC ▲지하 매설시설의 가스 누수 감지를 위한 SoC 등이 있다.

사업 종료 시점에는 세계 최고 수준의 고해상도 디스플레이 구동 SoC, 초고속 데이터 전송용 SoC, 초장거리 상황인지용 SoC 등 시스템반도체 생태계 전반의 역량 강화를 뒷받침한다.


미세공정용 장비·공정기술 개발
장비·공정 분야에서는 반도체 제조 경쟁력의 핵심인 공정 미세화를 위한 미세공정용 장비·부품 기술을 개발한다.

2020년에는 ▲차세대 메모리 및 고집적 시스템반도체 제조를 위한 원자 레벨 증착 장비·자동검사 기술 ▲차세대 고집적 패키지를 위한 열처리 및 중성자에 의한 소프트웨어 에러 검출 기술 등에 주력한다.

사업 종료 시점에는 세계 최고 수준의 반도체 제조용 10나노 이하 공정 장비와 3D 패키지 장비 기술 확보를 통해 반도체 산업 전반의 경쟁력 강화를 지원한다.

차세대 지능형반도체 기술개발 사업의 분야 간 연계·협력 및 민간 중심의 사업 수행 강화를 위해 단일 사업단을 구성하고 사업기획에서 평가·관리에 이르는 분야별 역할을 분담해 공정성, 전문성, 효율성을 높여 나간다.
최기영 과기부 장관은 “인공지능 반도체는 AI 시대 글로벌 주도권 경쟁의 핵심이자 격전지이지만 아직까지 압도적 강자가 없는 산업 초기 단계”라며 “한발 앞서 핵심 기술을 확보하면 세계 시장을 선도하는 것은 물론 세계 최고 수준의 인공 지능 반도체를 개발할 수 있다”고 말했다.

성윤모 산업부 장관은 “시스템반도체는 4차 산업혁명의 핵심 부품으로 미래차·바이오와 함께 우리의 미래 먹거리를 책임질 3대 신산업 중 하나”라며 “메모리반도체 분야 세계 1위의 기술력을 바탕으로 차세대 반도체 분야의 핵심기술을 확보함으로써 메모리 강국을 넘어 종합 반도체 강국으로 도약할 것”이라고 밝혔다.