인공지능(AI)을 탑재한 IT(정보기술) 기기와 서비스가 확대되면서, AI 반도체 개발 경쟁이 더 욱 달아오르고 있다. AI 반도체는 대규모 연산을 초고속, 저전력으로 실행하는 ‘AI의 두뇌’에 해당한다. 일반 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)보다 많은 정보를 동시에 처리할 뿐 아니라 이를 토대로 학습, 추론까지 한다. 최근 자율주행 시스템, 클라우드(가상 저장공간)에도 속속 접목 되면서 엔비디아, 구글, 아마존웹서비스(AWS) 등 빅테크 기업들도 고성능 AI반도체 개발에 집중하고 있다.

 

국내에선 삼성전자, 퓨리오사AI 등이 뛰어들었고, 최근 SK그룹도 AI 반도체 전문 기업 사피온 을 출범시키는 등 경쟁이 격화하고 있다.

 

그래픽=송윤혜 

 

◇급증하는 AI 반도체 시장

세계 AI 반도체 시장은 2021년 343억달러(약 43조원)에서 2025년 711억달러(약 89조원)로 2 배 이상 커질 것으로 전망된다. AI 반도체는 1세대 격인 CPU와 GPU(그래픽처리장치), 2세대 인 FPGA(프로그래밍이 가능한 반도체), ASIC(주문형 반도체) 등으로 구분된다. GPU는 당초 게임처럼 복잡한 그래픽을 처리하기 위해 개발됐다가 데이터의 동시·병렬 처리 기능을 인정받 아 AI 반도체로 활용되고 있다. 시장을 주도하는 미국 엔비디아 GPU가 전체 AI 반도체 시장에 서 차지하는 점유율은 90%에 달한다. 엔비디아는 아마존·구글·마이크로소프트·알리바바 등 과 기술 협력을 진행 중이고, 자율주행차용 AI 반도체인 자비에(Xavier)도 출시했다.

 

CPU, GPU처럼 범용성은 떨어지지만 AI 연산에 특화된 반도체들도 속속 나오고 있다. AI 딥러닝에 특화돼 있어 NPU(신경망 처리장치)라고 불리기도 한다.

 

FPGA 반도체는 추가 프로그래밍이 가능한 반도체로 유연성이 특징이다. 보통 회로 변경이 불 가능한 일반 반도체와 달리 용도에 맞게 회로를 다시 새겨 넣을 수 있다. 2020년 10월 미국 반 도체 업체 AMD가 FPGA 업체인 자일링스를 350억달러(약 44조원)에 인수해, 인텔과 시장을 양분하고 있다.

 

ASIC는 특정 서비스에 사용할 목적으로 제작하는 주문형 반도체로 고효율이 특징이다. 구글 이 자체 개발해 데이터센터에 사용하고 있는 TPU(텐서프로세서 유닛)는 구글의 AI 기계학습 엔진인 텐서플로우에 최적화돼 있다. 테슬라도 자율주행차에 특화된 AI반도체를 개발했다. 메 타(구 페이스북)도 자체 개발 고성능 AI 반도체 플랫폼인 ‘자이언(Zion)’에 투자를 집중하고 있다.

 

◇SK 등 국내 업체들도 도전

국내에서도 삼성, SK 같은 대기업을 비롯해 스타트업도 속속 시장에 뛰어들고 있다. 삼성전자 는 2030년까지 신경망처리장치(NPU) 분야 인력을 2000명 규모로 확대하고, ‘차세대 NPU 기 술’ 강화에 전사적 역량을 집중한다는 방침이다. 스타트업에선 AI 반도체 팹리스(설계 전문 기 업)인 ‘퓨리오사AI’가 AI반도체 성능 경연대회에서 엔비디아를 넘어서는 등 두각을 나타내고 있다.

 

SK그룹도 관련 투자를 확대하고 있다. SK텔레콤은 지난 2020년 데이터센터용 AI 반도체 ‘사피 온 X220′을 자체 개발한 바 있다. SK는 시너지 확대를 위해 SK스퀘어와 SK텔레콤, SK하이 닉스 등 3사가 ‘SK ICT 연합’을 꾸렸고, 이들이 공동 투자해 AI 반도체 설계 기업 사피온을 미 국, 한국에 동시에 세웠다. 수장에는 삼성전자 종합기술원을 거쳐 서울대 전기·정보공학부 교 수를 지낸 류수정 대표를 선임했다.

 

지난 20일(현지 시각) 미 실리콘밸리에서 만난 류수정 대표는 “사피온 X220은 AI 연산에 불필 요한 그래픽 처리 기능을 빼 효율을 높인 제품”이라며 “같은 시기에 나온 엔비디아 GPU와 비 교해 딥러닝 연산과 데이터 처리 속도가 1.5배 빠르고, 사용 전력량은 20% 적다”고 말했다.

 

사피온은 SK그룹 계열사와의 시너지를 토대로 세계 시장을 공략한다는 계획이다. 보안, AI 스 피커, 영상 화질 개선 등 다양한 서비스에 사피온의 AI칩을 적용해 검증된 성능을 바탕으로 글 로벌 시장을 두드리겠다는 것이다.

 

류 대표는 “내년에 AI 추론과 학습도 지원하는 새로운 AI 반도체 X330을 출시할 계획”이라며 “한국의 AI 반도체 기술을 세계시장에서 인정받겠다”고 했다.

 

실리콘밸리=김성민 특파원

엔비디아·구글·아마존·삼성·SK 다 뛰어든 ‘AI반도체’ - 조선일보 (chosun.com)