국내서 세계적인 수준의 AI 반도체 개발돼...전력효율 10배

국내에서 세계적인 수준의 저전력 인공지능(AI) 반도체가 개발돼 주목을 받고 있다. 이는 AI·데이터 생태계의 핵심이자 반도체 산업의 새로운 격전지인 AI 반도체 분야의 기술 자립을 위한 발판이 마련된 것으로 큰 의미를 갖는다. 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤은 공동연구를 통해 고성능 서버, 사물인터넷(IoT) 디바이스 등에 적용 가능한 신경망처리장치(NPU) 기반 AI 반도체인 'AB9(알데바란)'을 개발했다고 과학기술정보통신부는 7일 밝혔다. AI 반도체는 AI 기반 응용 서비스가 필요로 하는 연산을 높은 성능과 높은 전력효율로 실행하는 반도체이며, NPU는 인간 뇌의 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 AI 프로세서이다. ETRI와 SKT는 고성능 서버에 활용 가능한 AI 반도체를 국내 최초로 개발했으며, 이 과제에 73억3000만원이 투입됐다. 현재 AI 연산에 활용되는 반도체는 전력 소모량이 크고 반도체 칩 크기가 커 효율적인 생산·활용에 한계가 있는데, 이 반도체는 칩 크기를 최소화하면서도 AI 연산에 최적화된 설계 기술을 적용해 높은 연산능력과 전력효율을 구현했다. 동전 크기(17mm x 23mm)의 작은 면적에 1만6384개에 달하는 다수의 연산장치를 고집적해 성능을 극대화하면서도 각 연산장치 전원을 동작·차단할 수 있는 소프트웨어 기술을 적용해 전력 소모는 최소화했다. 이를 통해 초당 40조번 데이터 처리가 가능하고, 15~40W 수준의 낮은 전력을 소모하는 AI 반도체를 개발했으며, 클라우드 데이터센터 적용 시 AI 서비스에 대한 전력효율이 10배 이상 향상될 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 또 하반기부터 지능형 CCTV, 음성인식 등을 서비스하는 SKT 데이터센터에 적용을 통해 개발된 칩을 실제 환경에서 실증하고 사업화를 본격화할 예정이다. 또 사람의 시각처럼 객체를 인식하고, 지능형 CCTV·드론 등에 적용 가능한 시각지능 AI 반도체가 ETRI와 전자부품연구원(KETI), 에프에이리눅스·넥스트칩·에이디테크놀로지 등 기업이 협력해 개발됐다. 기술 개발에 120억원이 투자됐으며, 연구진은 낮은 전력에서도 높은 정확도를 갖는 고효율의 설계와 소프트웨어 기술을 적용해 모바일·IoT 디바이스가 사람 수준으로 사물을 인식할 수 있는 소형 칩 개발에 성공했다. 성인 손톱 크기 절반 수준(5mmx5mm)으로 회로면적을 최소화하면서도 초당 30회 물체인식이 가능한 성능을 기존 반도체 대비 1/10 이하의 0.5W 전력으로 구현했다. 연구진은 또 하반기부터 영상 감시·정찰 분야 등 AI 기반 지능형 디바이스 제품화와 연계한 실증과 사업화를 추진할 계획이다. 과기정통부 최기영 장관은 "AI 반도체는 우리나라가 'ICT 강국을 넘어 AI 강국'으로 도약하기 위한 핵심 기반으로, 독자적인 AI 반도체 개발은 국내 AI·데이터 생태계 혁신을 위한 중요한 도전"이라며 "민·관 협력을 통해 'AI 반도체 발전 전략'을 수립해 AI 반도체를 미래 혁신성장 동력으로 집중 육성하겠다"고 밝혔다. 과기정통부는 연구 성과물 기술 이전, 원천 소프트웨어 배포 등을 통해 국내 AI 반도체 생태계의 활성화를 지원하고, 국제반도체표준협의기구 가입, 국내 산·학·연 협력 등을 통해 우리 기술의 국제 표준화에도 적극 대응할 계획이다. 또 혁신적 설계, 저전력 신소자 등 AI 반도체 핵심기술 투자를 올해 본격화하고, 신개념 반도체 기술(PIM) 등 도전적 연구도 적극 지원할 계획이다.