정부가 5년간 약 1조원을 투입해 전문인력 7000명을 양성하고 AI반도체(팹리스) 기술력 확보에 나선다. 이에 맞춰 삼성전자와 SK하이닉스는 PIM반도체를 개발하는 정부 사업에 참여하는 연구기관에 'DRAM 기반 PIM 설계'를 지원하는 PIM 반도체 에뮬레이션 방법 및 기술적 요구사항 등 기술 자문을 제공하기로 했다.

28일 업계에 따르면 과학기술정보통신부(과기정통부)는 전날 대전 KAIST 본원에서 '제1차 인공지능(AI) 반도체 최고위 전략대화'를 열고 이런 내용이 담긴 '인공지능 반도체 산업 성장 지원대책'을 발표했다.

AI반도체는 컴퓨터 부품 중 대규모 연산을 전담하는 첨단 시스템반도체로 AI 두뇌에 해당한다. 정보통신정책연구원(KISDI)에 따르면 AI반도체는 2030년 시스템반도체의 33%를 점유할 것으로 전망된다. 

현재 해외에서는 엔비디아가 'AI 반도체' 업계를 주도하고 있다. 국내에서는 삼성전자, SK하이닉스뿐만 아니라 퓨리오사AI, 딥엑스, 모빌린트 등 IT 스타트업들도 글로벌 시장의 문을 두드리고 있다.

AI반도체 발전을 위해서는 기술을 개발할 인재가 필수적이나 산업계에서는 고질적인 반도체 전문 인력 부족 현상을 호소해왔다. 특히 반도체 기술인력 부족으로 어려움을 겪는 업체 대다수가 중소기업이다.

이에 과기정통부는 AI반도체 첨단기술 연구개발(R&D)에 예타사업을 포함해 향후 5년간 1조200억원을 투입하고, 미국 등 선도국과 공동연구를 확대하기로 했다. 예타사업은 차세대 지능형반도체 개발, 연산(프로세서)과 저장(메모리) 기능을 통합한 프로세싱-인-메모리(PIM) 반도체 개발 등이다.

이를 통해 신소자와 설계기술을 융합한 차세대 신경망처리장치(NPU), PIM 반도체, 반도체 성능을 극대화하는 시스템 소프트웨어(SW), NPU와 PIM의 장점을 결합해 시스템 성능을 극대화하기 위한 초거대 AI 시스템 등 AI 반도체 초격차 기술력을 확보할 방침이다.

AI반도체 기술 선도국인 미국과 올해 10억원 규모의 신규과제 착수를 시작으로 공동연구 협력 대상과 범위를 확대한다.

또한 국산 AI반도체 초기 시장 수요를 창출하기 위해 내년에 데이터센터를 국산 AI반도체 기반으로 구축하는 'NPU 팜(Farm) 구축 및 실증' 사업을 신설하고 AI 개발자에 컴퓨팅 파워를 무상으로 제공한다.

또한 AI 제품·서비스 개발에 국산 AI반도체를 활용하고 성능을 검증하는 'AI 칩 프로젝트'를 추진하고, 지능형 폐쇄회로TV(CCTV), 스마트시티 등 각 부처·지자체가 구축하는 공공사업에도 국산 칩이 적용될 수 있도록 협의한다.

기업도 이에 동참한다. 삼성전자와 SK하이닉스는 PIM반도체를 개발하는 정부 사업에 참여하는 연구기관에 PIM 반도체 에뮬레이션 방법 및 기술적 요구사항 등 기술 자문을 제공하기로 했다.

대만 TSMC는 2008년부터 IP기업·EDA기업·디자인하우스 등과 함께 OIP을 구축하고 팹리스에 TSMC 생산 공정에 최적화된 반도체 설계를 지원해왔지만, 우리나라 AI반도체 기업(팹리스) 대부분은 중소기업이어서 투자여력이 부족하고 기술 장벽이 높아 접근이 어렵다.

전날 개소한 PIM HUB는 최첨단 PIM 기술 개발과 PIM 전문인력 양성 등을 통해 세계 최고 PIM 기술 경쟁력을 확보하는 것을 목표로 한다. PIM 공통 라이브러리, 인터페이스 등 PIM 예타사업의 기반기술과제를 총괄하고 대기업과 과제 수행기관(산·학·연) 간 협력 창구 역할을 할 예정이다.

삼성전자는 임베디드 플래시(eFlash)·임베디드 마그네틱 램(eMRAM) 기반 PIM 설계 지원을 위한 팬텀 셀 라이브러리·공정 설계 키트(PDK)도 지원하는 한편, 우수한 연구 결과물에 대해서는 반도체 생산 공정 적용을 검토한다.

NPU를 개발하는 정부사업의 연구 결과물 중 삼성전자 협력업체에서 검증해 우수 설계기술(IP)로 평가된 경우, 삼성전자 파운드리의 설계기술 데이터베이스(IP 풀)에 포함하고 다양한 팹리스 기업 제품에 적용될 수 있도록 지원한다.

정부 정보통신기술(ICT) R&D 기획과정에 삼성전자·SK하이닉스가 참여해 유망기술에 대한 수요를 제기하고 기획결과를 검증한다.

정부는 PIM 반도체설계연구센터(PIM HUB)와 삼성전자·SK하이닉스 간 상호 인력파견 및 공동연구를 추진하는 등 R&D·인력 교류도 지속 확대할 계획이다.