[종합]“2030년까지 AI 반도체 제2 D램으로 육성”…AI칩 50개 개발ㆍ인재 3000명 양성

▲AI 반도체 비전과 목표 및 추진전략. (사진제공=과학기술정보통신부)

정부가 AI(인공지능) 반도체를 차세대 국가 먹거리 사업으로 선정하고 본격 육성한다. 아직 지배적 강자가 없는 초기 단계의 AI 반도체를 선점, 선도국가로 도약해 AI와 종합반도체 강국을 만들겠다는 포부다. 이를 위해 정부는 2대 추진전략과 6대 실행과제를 마련했다.

정부는 12일 시스템반도체 설계지원센터에서 국무총리 주재 제13회 과학기술관계장관회의를 개최하고, AI 강국 실현을 위한 ‘인공지능 반도체 산업 발전전략’(시스템반도체 비전과 전략 2.0)을 관계부처 합동으로 발표했다.

정세균 총리는 “AI 반도체가 없는 기기는 팔리지 않는 시대 올 것으로, 구글ㆍ엔비디아와 당당히 경쟁하는 초일류 기업을 키워낸다는 자신감으로 미래에 도전한다”며 “역대 최고 수준 R&D 예산(24조 원)을 기반으로 연구성과가 시장에서 열매 맺고 국민이 체감토록 성과발굴부터 후속 지원까지 범부처 역량을 집중할 것”이라고 말했다.

정부는 그간 ‘인공지능(AI)’과 ‘시스템반도체’를 혁신성장 전략투자 분야로 지정하고, 시스템반도체 비전과 전략, AI 국가전략, 디지털 뉴딜 등을 통해 집중 지원하고있다. AI 반도체는 이러한 국가 핵심전략의 공통분모로, 최근 4차 산업혁명, 비대면 경제 가속화에 따라 AIㆍ데이터 생태계의 핵심기반이자 시스템반도체의 차세대 성장동력으로 부각하고 있다.

▲AI 반도체 시장 전망 및 시스템반도체 시장 중 AI 반도체 비중. (사진제공=과학기술정보통신부)

◇AI 반도체, 2030년 1179억 달러 시장 성장 = 정부가 AI 반도체 육성에 나서는 것은 AI 반도체가 AIㆍ데이터 생태계의 혁신과 미래 반도체 신시장 주도권 확보, 디지털 뉴딜의 성공 등을 위해 필수적인 핵심 기술 분야라는 점에 있다. 관련 시장의 성장 전망도 밝다.

AI 반도체는 학습ㆍ추론 등 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 높은 성능, 높은 전력효율로 실행하는 반도체로 AI의 핵심두뇌이다. AI 반도체는 2012년 딥러닝 등 AI 기술혁신으로 본격화됐다. 중앙처리장치(CPU)에 그래픽처리장치(GPU)를 더한 1세대에서 2세대 인간의 뇌신경을 모방한 AI 알고리즘의 연산에 최적화된 프로세서(NPUㆍ신경망처리장치), 3세대 뉴로모픽으로 발전할 전망이다. 뉴로모픽은 신소자, 신설계를 통해 집적도와 전력효율을 획기적으로 향상한 프로세서다.

AI 반도체는 서버, 모바일, 자동차, 가전 등 다양한 산업 분야와 융합해 새로운 시장을 창출할 것으로 기대된다. 특히 세계시장은 아직 초기 단계지만 2030년까지 향후 10년간 6배 성장해 총 1179억 달러에 이를 것으로 전망된다.

▲AI 반도체 관련 인재 육성 방안. (사진제공=과학기술정보통신부)

◇2030년까지 퍼스트무버 인재 3000명 양성 = 정부는 인공지능(AI) 반도체 선도국가 도약을 통한 AIㆍ종합반도체 강국 실현 비전으로 2대 추진전략과 6대 실행과제를 마련했다. 이중 첫 번째 전략이 ‘퍼스트무버형 혁신 기술ㆍ인재 확보’다.

우선 정부는 AI 반도체 플래그십 프로젝트 추진으로 넘버 1의 기술리더십을 확보하기로 했다. 세계 최고 수준의 AI 반도체 독자 개발로 글로벌 기술 리더십 확보를 위한 설계ㆍ소자ㆍ공정 기술혁신을 추진한다.

1단계로 글로벌 시장에서 경쟁할 수 있는 서버ㆍ모바일ㆍ엣지 분야의 혁신적 신경망처리장치(NPU)를 2024년까지 독자 개발한다. 이와 관련 2021년에는 완전자율주행용(레벨 4) 고성능 NPU 개발을 위한 신규사업을 기획ㆍ추진한다. 이밖에 미래 신소자, 미세공정ㆍ장비도 개발한다. 2단계로는 2029년까지 신소자, 혁신적 설계 기술 등을 융합한 초고성능ㆍ초저전력 차세대 AI 반도체(뉴로모픽, 3세대)를 개발해 최고 기술에 도전한다. 이 반도체는 연산성능 1PFLOPS(1초당 1000조 번 연산), 초저전력(1mW) 등 세계 최고 성능ㆍ전력효율 구현을 목표로 한다.

정부는 세계 1위 메모리 역량으로 신개념 PIM(Processing In Memory) 반도체 초격차 기술에도 도전한다. PIM은 저장(메모리)과 연산(프로세서) 기능을 통합한 반도체다. 이를 위해 국내 상용ㆍ주력 공정과 연계한 가시적 성과 창출 및 차세대 메모리(신소자) 공정 기반 초격차 기술 확보를 목표로 단계적으로 추진한다. 아울러 국가 AIㆍ데이터댐 인프라에 AI 반도체를 시범 도입ㆍ실증한다. 민ㆍ관의 AIㆍ데이터 인프라 구축을 계기로 AI 반도체를 선제적으로 도입ㆍ확산해 초기시장 수요창출을 견인할 계획이다.

민ㆍ관 협력을 통해 ‘광주 AI 클러스터’ 등 공공ㆍ민간 분야 클라우드 데이터센터에서 국산 AI 반도체(서버용 NPU)를 시범 도입ㆍ검증하고, 2022년까지 AI 반도체가 탑재된 ‘고성능 AI 서버’를 자립화한다. 또 내년에 국내 기업이 취약한 소프트웨어 분야 국가 R&D 및 기술 애로 특화지원 프로그램을 신설하고, 산ㆍ학ㆍ연 협력 연구와 AI 서비스 수요와 연계한 기술 실증 지원도 확대한다.

정부는 민ㆍ관 공동투자, 선도대학 육성으로 2024년까지 1000명, 2030년까지 인재 3000명을 양성한다는 목표도 세웠다. 구체적으로 올해부터 기업ㆍ정부가 1대 1 투자하는 AI 반도체 아카데미 사업을 신설하고, 석ㆍ박사급 설계인력을 집중 양성하는 선도대학을 육성한다. 또 AI 반도체 실습 인프라 및 재직자ㆍ학부생 대상 교육 프로그램 강화, AI 반도체 설계 경연 등을 통해 인력 저변도 확대한다.

▲AI 반도체 뉴딜펀드 지원. (사진제공=과학기술정보통신부)

◇2030년까지 AI칩 50개 개발…뉴딜펀드 지원 = 정부가 마련한 인공지능(AI)ㆍ종합반도체 강국 실현 비전의 또 다른 추진 전략은 ‘혁신성장형 산업 생태계 활성화’다. 글로벌 수준의 AI 반도체 기업을 육성하고 자생적인 AI 반도체 성장 기반을 마련한다는 것이 핵심이다.

이를 위한 실행 과제 중 하나로 ‘1사(社) 1칩(Chip)’ 프로젝트를 통해 2026년까지 수요 맞춤형 AI 칩 30개, 2030년까지 50개를 출시하기로 했다. 이와 관련 2029년까지 차세대 지능형 반도체 연구개발(R&D)에 1조 원, 2027년까지 자율주행차 핵심 R&D에 1조 원을 지원한다. 또 ‘AI 반도체 핫라인’ 및 ‘AI 칩 테스트베드’ 구축 등을 통해 민간의 신속한 수요-공급 연계 통로를 구축한다. 아울러 내년부터는 ‘디지털 뉴딜 프로젝트’ 및 지능형 사물인터넷(IoT) 디바이스 개발 등 D.N.A(DataㆍNetworkㆍAI) 서비스 혁신과 연계해 선도적인 AI 반도체 시장을 창출한다.

정부는 기업간 연대ㆍ협력으로 AI 반도체 설계 역량 강화 + 공정혁신밸리도 조성한다. 팹리스-IP 기업의 공동 R&D(SoC-IP 패키지형) 및 디자인하우스의 팹리스 협력(IP 설계, 공정 최적화 등)을 지원하고, 국내 파운드리의 공정 개방 확대 및 지식재산권(IP)의 호혜적 오픈도 제공한다. 또 세계 최고의 파운드리 경쟁력을 위해 평택, 용인 등 중부권에 AI 반도체 공정혁신 밸리를 조성하고, 첨단 공정장비ㆍ소재 기술을 개발한다.

정부는 AI 반도체 혁신기업의 스케일업(Scale-up) 촉진을 위해 대규모 뉴딜펀드도 지원한다. 정책형 뉴딜펀드 투자 대상에 차세대 반도체를 포함하고 투자설명회를 통해 AI 반도체 산업 자금지원을 추진한다. 이미 조성된 반도체 펀드(시스템반도체 상생펀드ㆍ성장펀드)를 활용해 AI 반도체 기업의 R&D, 인수합병(M&A) 등에 700억 원을 투자한다.

이밖에 지난 6월 개소한 시스템반도체 설계지원센터의 제2캠퍼스로 시스템반도체의 AI화에 대응하는 AI 반도체 혁신설계센터를 조성한다. 신축되는 혁신설계센터에서는 AI 팹리스 전용 지원공간, 기술지원그룹, 전문교육프로그램 등을 신설해 AI 반도체 역량을 높인다. 글로벌 기업이 보유한 역량을 국내 팹리스에 개방해 설계부터 생산까지 책임지는 창업지원체계도 구축한다.

최기영 과기정통부 장관은 “AI 반도체는 향후 인공지능 시대를 위한 데이터 댐 등 디지털 뉴딜의 핵심 인프라로서, 우리의 강점을 바탕으로 민간과 정부가 협력한다면 세계 최고 수준으로 발전할 수 있는 유력 분야”라며 “정부의 선제적 투자로 경쟁력을 조기에 확보해 커지는 세계시장에 도전하기 위해 이번 대책을 수립하게 된 것이며, 대형 R&D 및 인력양성 프로젝트, 디지털 뉴딜과 연계한 초기 수요창출 등 제반 정책과제들을 차질없이 시행해 세계 AI 반도체 선도국가가 되게 하겠다”고 밝혔다.