`AI 강국` 이끌 혁신적 AI 반도체 잇단 개발

ETRI·SK텔레콤 등 민관 공동
NPU 기반 'AI 반도체' 개발해
1초당 40조번 데이터 처리 가능
전력 소모도 획기적으로 줄여

ETRI와 SKT가 공동 개발한 '서버용 초저전력 AI 반도체(AB9)'이 탑재된 모듈. 초당 40조번의 데이터 처리가 가능하다(왼쪽 사진). 오른쪽은 ETRI와 SKT가 공동으로 개발한 '서버용 초저전력 AI 반도체'인 AB9. 500원 동전 크기의 면적에 1만6000여 개의 연산장치를 집적해 빠른 연산과 적은 전력으로 작동한다. ETRI 제공
우리나라가 'AI(인공지능) 강국'을 이끌어 갈 혁신적인 AI 반도체 개발에 속속 성공하면서 독자기술 행보에 속도를 내고 있다. 특히 공공 연구기관과 민간기업이 손잡고 4차 산업혁명 시대의 '포스트 반도체'로 각광받고 있는 AI 반도체 분야에서 기술자립 역량을 높여가고 있다.

7일 과학기술정보통신부에 따르면 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 등 민관이 공동으로 데이터센터와 사물인터넷 기기 등에 적용할 수 있는 신경망처리장치(NPU) 기반의 'AI 반도체' 개발에 잇따라 성공했다.

AI 반도체는 딥러닝 등과 같은 AI 서비스에 필요한 연산을 높은 성능과 적은 전력으로 실행하는 차세대 반도체 기술이다. AI 반도체 산업은 전문적 설계 역량과 지식재산 중심의 기술집약적 산업으로, 현재 지배적 강자가 없어 초기 시장 선점을 위한 각국간 기술경쟁이 치열하게 전개되고 있다.

ETRI와 SK텔레콤은 클라우드 데이터센터 등 고성능 서버에 적용할 수 있는 '서버용 초저전력 AI 반도체(AB9)'를 국내에서 처음으로 개발했다. 현재 AI 연산에 활용되는 CPU, GPU 등의 반도체는 전력 소모량이 많고, 칩 크기가 커 효율적인 활용에 한계가 있다.

연구팀은 동전 크기(가로 17㎜, 세로 23㎜)의 면적에 1만6384개의 연산장치를 집적해 높은 연산 성능을 구현했다. 특히 각 연산장치의 전원을 동작·차단할 수 있는 소프트웨어 기술을 적용해 전력 소모를 최소화했다.

이렇게 개발된 AI 반도체는 초당 40조번(1테라플롭스, 초당 1조번 연산)의 데이터를 처리할 수 있고, 15∼40W 수준의 낮은 전력을 소모한다. 연구팀은 하반기 내 지능형 CCTV, 음성인식 등을 서비스하는 SKT 데이터센터에 실제 적용하는 등 실증 테스트를 실시할 예정이다.

AI로 시각을 인식하는 '시각지능 AI 반도체(VIC)'도 ETRI와 전자부품연, 팹리스 기업 등이 선보였다. AI 반도체는 성인 손톱 크기의 절반 수준(가로 5㎜, 세로 5㎜)에 해당하는 회로 면적에 초당 30회의 물체 인식이 가능해 모바일과 사물인터넷(IoT) 기기에 활용할 수 있다. 전력 소모도 기존 반도체의 10분 1 수준인 0.5W에 불과하다. 연구팀은 하반기에 지능형 CCTV, 드론 등에 적용해 실증과 사업화를 추진할 계획이다.

최기영 과기정통부 장관은 "독자적인 AI 반도체 개발은 국내 AI와 데이터 생태계 혁신을 위한 중요한 도전이 될 것"이라며 "혁신적 설계와 저전력 신소자 등 AI 반도체 핵심기술에 대한 투자를 본격화하고, 기억과 연산을 통합한 신개념 반도체 기술(PIM) 등 세계 시장을 선도하는 도전적 연구를 집중 지원하겠다"고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr