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[AI 반도체 이슈 ②] ‘AI 반도체 왕좌’에 가까운 한국 기업은?

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국내에서 AI 반도체 붐이 일고 있다. 정부가 AI 반도체를 유망 산업으로 분류함에 따라, 국내 반도체 업계에 대한 대중적 관심도 높아지는 추세다. 이에 정부와 민간은 세계 수준의 경쟁력을 확보하기 위한 준비에 박차를 가하고 있다. 특히 메모리 반도체 강자인 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯해 차별화한 기술력으로 세계 반도체 시장을 두드리는 팹리스 스타트업도 속속 등장하고 있다. 


삼성의 반도체 초격차 로드맵은?

 

최근 불거진 반도체 장비 수급에 대비하기 위해 이재용 삼성전자 부회장이 극자외선(EUV) 노광장비 확보에 나섰다. 이재용 부회장은 유럽 출장 일정에서 ASML 본사를 찾아 피터 베닝크 최고경영자(CEO)를 만나고, 미래 반도체 트렌드와 중장기 사업전략 방향에 대해 이야기 나눴다.

 

무엇보다 차세대 반도체 생산에 필수적인 EUV 노광장비의 수급 방안을 논의한 것으로 알려졌다. 여전히 해결되지 않은 반도체 수급난으로 인해 반도체 기업들은 설비 투자 확대를 위해 반도체 장비를 확보하는데 주력하고 있다.

 

특히 ASML의 EUV 노광장비는 높은 수요에 비해 공급 부족에 시달리고 있다. EUV 노광 기술은 극자외선으로 반도체에 회로를 새기는 기술로, EUV 장비는 최첨단 반도체 생산에 반드시 필요한 조각이다. 

 

이 같은 상황에서 반도체 업계는 이재용 부회장이 직접 ASML 경영진과 만나 파트너십을 공고히 했다는 점을 고려해 EUV 장비 확보에 이점으로 작용할 것으로 예측하고 있다. 이 부회장은 이튿날 벨기에 루벤에 있는 유럽 최대 규모의 종합반도체 연구소 imec을 방문하기도 했다.

 

imec는 반도체를 중심으로 AI, 생명과학·바이오, 미래 에너지 등 다양한 분야의 선행 연구를 진행해 삼성의 미래 전략 사업 분야와 일치하는 부분이 많다. 이에 이재용 부회장은 루크 반 덴 호브 imec CEO와 만나 반도체 분야 최신 기술과 연구 방향 등을 논의했다. 

 

삼성전자는 경기 화성과 평택 반도체 생산라인에서 EUV 기술을 적용해 파운드리 제품과 고성능 D램을 생상한다. 삼성전자는 앞으로 ASML과의 기술협력 강화 등을 통해 EUV를 비롯한 차세대 반도체 생산 기술을 고도화해 파운드리 경쟁력을 키우고, 메모리 반도체의 초격차도 확대해갈 계획이다.

 

한편, 삼성전자가 미국 텍사스주 테일러시에서 추진하는 170억 달러 규모의 파운드리 공장은 7월부터 착공에 들어간다. 삼성전자는 이곳에서 5G, HPC, AI 등 분야의 첨단 시스템 반도체 제품을 생산할 예정이다. 

 

SK, 사피온 앞세워 시장 확대 나서다

 

SK하이닉스는 최근 고성능 D램인 ‘HBM3’을 엔비디아에 공급한다고 밝혔다. 지난해 10월 말 세계 최초로 HBM3을 개발한 지 7개월 만이다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 제품이다.

 

 

HBM3는 HBM 4세대 제품으로, 초당 819GB의 데이터를 처리한다. AI 반도체 시장의 강자인 엔비디아는 최근 SK하이닉스의 HBM3 샘플에 대한 성능평가를 마쳤으며, 오는 3분기 출시 예정인 자사 신제품 ‘H100’에 HBM3을 결합해 가속컴퓨팅 등 AI 기반 첨단기술 분야에 공급할 계획이다. SK하이닉스는 엔비디아의 일정에 맞춰 HBM3 생산량을 늘려갈 계획이다. 

 

특히 AI 반도체 개발에 있어서는 사피온의 행보가 주목된다. SK텔레콤과 SK스퀘어, SK하이닉스 등 3개 회사가 투자해 설립된 사피온은 장기적으로 ‘제2의 SK하이닉스’를 꿈꾸는 기업이다. 사피온은 AI 연산에 특화한 전용 하드웨어인 ASIC 시장을 주목했다.

 

당초 다른 용도로 개발됐지만 인공신경망 구축에 최적화해 설계된 칩을 만든다는 전략이다. 이에 사피온의 ‘X220’은 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다. 데이터 센터 서버를 겨냥해 설계됐으나 자율주행, 스마트 팩토리, 영상정보 처리, 이미지 탐지·검사, 위치정보 파악 등에 활용된다. 

 

사피온이 가진 또 다른 경쟁력은 아마존이나 구글처럼 큰 계열사 내부 시장을 갖췄다는 점이다. 사피온은 SK 계열사들이 제품을 경험해보고 성능에 대한 검증 자료를 확보할 수 있다. 한 예로, X220을 SK하이닉스의 스마트 팩토리, T맵의 지도 및 교통 서비스 등에 적용해 실전 경험을 쌓을 수 있다는 것이다.

 

사피온은 계열사 외부로도 고객사를 확대하고 있다. NHN 클라우드 서비스에도 AI 칩을 제공하기로 했다. 북미에서는 메이저 방송사 중 하나인 싱클레어 그룹과 동영상의 해상도나 초당 프레임 수를 높이는 업스케일링 사업을 함께 하기로 하고 합작 법인을 설립했다. 

 

기술력 갖춘 AI 반도체 다크호스 ‘주목’

 

리벨리온은 지난해 5월에 개최된 K-반도체 전략 보고대회에 삼성전자, SK하이닉스 등 대기업과 함께 참여하며 이름을 알렸다. 리벨리온은 MIT 박사 출신으로서 인텔·스페이스엑스·모건스탠리에서 엔지니어로 근무한 박성현 대표를 비롯해 IBM TJ 왓슨연구소에서 AI반도체 연구원을 지낸 오진욱 박사(CTO) 및 의료 AI 스타트업 루닛 출신 김효은 박사(CPO) 등이 힘을 합쳐 창업한 AI 반도체 스타트업이다.

 

리벨리온은 지난 6월 620억 원 규모의 시리즈A 투자 유치에 성공했다. 2020년 9월 출범한 회사는 누적 투자금 1000억 원을 확보, 기업가치 3500억 원에 이르게 됐다. 이번 투자에는 KDB 산업은행을 비롯해 미래에셋벤처투자, SV 인베스트먼트 등과 미래에셋캐피탈이 신규 투자사로 참여했다.

 

 

시드 라운드부터 함께 한 카카오벤처스, 지유투자 및 서울대기술지주 모두 후속투자를 단행했다. 이번 투자에 참여한 SV인베스트먼트의 강민구 이사는 “리벨리온은 가장 도전적인 사업 영역을 최정점의 기술과 유연한 엔지니어링 문화로 만들어가는 팀이다. 제조와 수요 환경이 급변하는 글로벌 시스템 반도체 시장에서 리벨리온의 유쾌한 진정성은 인정받게 될 것”이라고 말했다. 

 

퓨리오사AI는 하이퍼스케일 데이터 센터 및 자율주행을 실현하는 AI 반도체를 설계하는 팹리스다. 지난 5월 이종호 과학기술정보통신부 장관이 첫 현장 행보로 낙점한 기업이기도 하다.

 

이 일정에서 백준호 퓨리오사 AI 대표는 대학, AI 반도체 스타트업의 칩 제작에 대한 정부의 지속적 관심과 투자를 요청하며, AI 반도체를 포함한 AI 생태계 발전을 위해 정부 차원의 AI 반도체 테스트베드 및 인프라 구축이 필요하다고 언급했다.

 

지난해 퓨리오사AI는 네이버 등 투자사로부터 총 800억 원의 투자를 받기도 했다. 최근 퓨리오사AI는 AI 스타트업 업스테이지와 AI 생태계 확장을 위한 공동 개발·영업 협약을 체결한 바 있다. AI 소프트웨어를 개발하는 업스테이지는 AI팩을 퓨리오사AI의 1세대 컴퓨터 비전용 고성능 AI 반도체 ‘워보이’ 등과 최적화해 광학문자판독장치(OCR) 기술 관련 통합 솔루션을 공동 개발하기로 했다. 

 

지난 6월 인천에서 열린 ‘2022년 인공지능 회로 및 시스템 학술대회’에서도 주목받는 국내 AI 반도체 기업들을 다수 확인할 수 있었다. 딥엑스는 학술대회에서 당사의 하드웨어와 소프트웨어의 핵심기술이 응집된 인공신경망 연산처리 솔루션을 선보였다.

 

딥엑스 시리즈는 인공신경망연산처리장치(NPU) 기반 AI 컴퓨팅 시스템으로, 최신 AI 알고리즘을 높은 정확도로 연산 처리할 수 있는 고효율, 저전력 딥러닝 가속 프로세서다. 딥엑스 시리즈는 딥러닝 기반 객체 인식, 얼굴 인식, 소리 인식, 이미지 분류, 이미지 향상 등에 특화한 제품이다. 

 

오픈엣지도 주요 팹리스 중 하나로 주목받고 있다. 오픈엣지는 학술대회에서 4·8비트 혼합정밀도 NPU IP ‘인라이트’를 선보였다. 인라이트는 4비트와 8비트 연산이 동시에 가능하다. 오픈엣지는 NPU를 지원하는 컴파일러, 양자화 툴킷 등의 소프트웨어를 개발 및 제공해 4·8비트 혼합 정밀도 기능의 활용을 용이하게 했다.

 

이 같은 하드웨어와 소프트웨어를 활용해 대규모 연산을 4비트로 수행할 경우, 신경망 정확도는 유지하면서 엣지 환경에 적합하도록 면적과 소비 전력, 메모리 대역폭을 줄인다. 이 행사에서 오픈엣지는 인라이트를 프로그래머블반도체(FPGA) 보드에서 동작시키는 시연을 통해 혼합정밀도 처리 성능 결과를 선보이기도 했다. 

 

헬로티 서재창 기자 |



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