최근 산업계 전반에서 AI 반도체 수요가 급증함에 따라 정부·기업은 경쟁력 강화를 위해 AI 반도체 개발에 박차를 가하고 있다.

AI는 다양한 애플리케이션에 적용되며 비즈니스가 확장되고 있고, GPU 가격 급등, 전력 사용량 등 문제로 운영 비용 부담 등에 따라 AI 반도체 개발에 대한 관심이 커지고 있다.

AI 반도체는 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속·저전력으로 실행하는 비메모리 반도체다. AI 반도체는 기존 대비 약 1,000배의 인공지능 연산 전력효율을 구현해 뇌처럼 정보를 스스로 학습하고 처리하며, 한꺼번에 동시다발적 연산이 가능하다.

가트너 등에 따르면 글로벌 AI 반도체 시장 규모는 작년 267억달러를 기록, 2030년에는 1,179억달러로 10년간 약 4배 이상 성장이 전망된다.

尹 정부는 적극적으로 AI 반도체 국가 경쟁력 주도에 나섰고, 엔비디아, 구글, 삼성 등 글로벌 빅테크 기업뿐만 아니라 SKT, KT 등 이통사들도 AI 반도체 개발에 나섰다.

■ ‘반도체 초강대국 달성전략’ 등 정부 주도 지원책 마련

정부는 지난 21일 ‘반도체 초강대국 달성전략’을 발표해 산학연관의 협력으로 2026년까지 340조를 투자 및 2031년까지 AI 반도체 전문인력 15만명 이상의 인재를 양성하겠다고 밝혔다.

AI 반도체에는 1조2,500억원이 지원돼 데이터센터와 미래차, 바이오, 가전, 기계·로봇 등 국내 주력 산업에 적용해 실증 성능 검증이 추진될 예정이다.

지난 6월 과기부는 삼성전자·SK하이닉스를 비롯한 산·학·연으로 구성된 ‘제1차 AI 반도체 최고위 전략대화’에서 'AI 반도체 산업 성장 지원대책'을 발표한 바 있다.

이날 논의에서는 △AI 반도체 초격차 기술력 확보 △국산 AI 반도체 초기 시장 수요 창출 △AI 제품·서비스 개발 시 국산 AI 반도체를 활용 △성능 검증 프로젝트 신규 추진 △지능형 CCTV, 스마트시티 등 공공사업에 적용·확산 △대기업이 참여하는 산·학·연 협력 생태계 조성 등이 언급됐다.

■ 그래프코어 IPU, MLPerf 테스트서 엔비디아比 31% 빠른 훈련시간 기록

국가 수준의 전폭적인 지원이 추진되는 가운데, 기업들의 AI 반도체 개발 경쟁도 치열해지고 있다.

그래프코어의 ‘보우(Bow) Pod16’는 최신 MLPerf 2.0 벤치마크 테스트 자연어 처리 부문에서 엔비디아 ‘DGX-A100 640GB’보다 31% 더 빠른 훈련시간을 기록한 바 있다.

MLPerf는 산학연 AI 리더로 구성된 컨소시엄으로, ‘공정하고 유용한 벤치마크 구축’을 위해 하드웨어, 소프트웨어 및 서비스의 훈련과 추론 성능을 규정에 따라 판단한다. 최첨단 기술 유지를 위해 정기적으로 새로운 테스트를 시행하고 첨단 AI 기술을 나타내는 새로운 워크로드를 추가하는 권위를 지닌다.

MLPerf 벤치마크 테스트는 △이미지 분류 △물체 △검출 △생체 △의학 △이미지 △분할 △자동 음성 인식(ASR) △자연어 처리(NLP) △추천 △강화 학습 등이 있으며, MLPerf 벤치마크는 IT 조직 및 개발자에게 관련 성능 데이터를 통해 올바른 솔루션을 제공한다.

AI 반도체 IPU 개발 기업 그래프코어는 지난 6일 고효율 AI 컴퓨팅을 위한 새로운 SW 접근법을 개발을 위해 ETRI와 협약을 맺고 국내 시장 진출을 본격화했다.

■ SKT, KT…이통사들 AI 반도체 개발 나선다

SKT 자체 개발한 AI 반도체 브랜드 ‘사피온’은 2017년부터 4년간의 연구 개발을 통해 2020년 11월 한국 최초의 데이터 센터용 반도체 ‘SAPEON X220’을 출시한 바 있다.

사피온은 ‘SAPEON X220’이 GPU 대비 딥러닝 연산 속도가 1.5배 빠르고, 전력 사용량은 80% 수준이며, 가격은 GPU의 절반에 불과하다고 말했다. 내년에는 추론에 최적화 된 X220에 실시간 학습 기능까지 더한 후속 모델 X330을 출시할 예정이라고 밝혔다.

또한 SKT는 지난 12일 SK하이닉스와 AI와 반도체 인재 양성을 위해 ‘SK ICT커리큘럼(SK ICT Curriculum)’을 시행한다. AI와 반도체 인재 부족 현상 극복에 일조하고, 실무 역량을 갖춘 실력있는 인력 양성에 나설 계획이라고 덧붙였다.

KT는 지난 6일 국내 AI 반도체 스타트업 ‘리벨리온(대표 박성현)’에 300억원 규모 전략 투자 및 사업 협력을 통해 AI 풀스택 사업자를 목표로 한다.

한국은 메모리 반도체 생산에서 압도적 1위, 파운드리(반도체 위탁생산) 점유율도 세계 2위에 머무르고 있지만, 팹리스(반도체 설계) 분야에서 점유율은 1% 수준에 그쳐 국내 대기업과 팹리스 스타트업의 협력의 중요성도 대두되고 있다.

리벨리온은 AI 반도체 분야에서 개발 인력을 발굴하고 AISC 설계 경쟁력 등 입지를 다져온 AI 팹리스 스타트업으로, KT는 이들 기업과 협력으로 AI 반도체 분야에 본격 진입해 팹리스 국내외 시장 경쟁력을 견인하는 기회가 될 것이라고 기대했다.

디지털 전환 추세에 따라 산업 가치가 높아지는 AI 반도체 기술 개발 선점으로 시장 우위를 확보할 수 있을 것이라 예상되는 가운데 국가 및 산업계의 귀추가 주목되고 있다.