삼성전자, 테슬라 명운 걸린 '자율주행칩' 만든다

미국 전기자동차업체 테슬라가 삼성전자에 차세대 자율주행칩 생산을 맡긴다. 삼성전자 파운드리사업부가 칩 설계 능력과 공정 기술, 가격 대비 성능 등을 앞세워 테슬라 자율주행칩 수주전에서 대만 TSMC를 제친 것이다. 반도체업계에선 “삼성이 TSMC를 추격할 발판을 마련했다”는 평가가 나온다.
23일 관련 업계에 따르면 삼성전자가 테슬라의 2세대 자율주행칩 HW4.0 위탁생산을 사실상 수주한 것으로 확인됐다. HW4.0은 내년 2분기부터 테슬라 전기차에 장착돼 자율주행 관련 데이터 처리를 담당하게 될 핵심 반도체다. “자율주행 기능이 불완전하다”는 공격을 받고 있는 테슬라가 명운을 걸고 있는 칩이다. 계약에 정통한 복수의 관계자는 “테슬라와 삼성전자가 올초부터 수차례 칩 설계를 협의하고 시제품을 주고받았다”며 “테슬라가 삼성전자에 생산을 맡기기로 사실상 결정한 상황”이라고 말했다.
삼성전자는 이르면 오는 4분기부터 경기 화성 등에 있는 7㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 공정에서 테슬라의 차세대 자율주행칩을 생산할 계획인 것으로 알려졌다. 7㎚는 5㎚처럼 최신 생산라인은 아니지만 수율(생산품 대비 양품 비율)과 생산 칩 성능 등 경제성과 기능 면에서 모두 검증된 ‘안정적인 생산 공정’으로 평가된다. 업계 관계자는 “차량용 부품은 자동차의 사고 가능성을 줄이는 게 무엇보다 중요하다”며 “테슬라도 반도체 칩의 안정성을 고려해 5㎚가 아니라 7㎚ 공정을 선택했다”고 설명했다.

삼성전자의 수주 금액은 현시점에서 추산하기 어렵다. 하지만 테슬라가 ‘완전자율주행(FSD)’이라고 이름 붙인 기능을 전기차에 확대 적용하고 있고, 내년엔 120만 대 선주문받은 전기 픽업트럭 사이버트럭을 출시할 계획이어서 HW4.0 수요는 꾸준할 것이란 분석이 나온다.
반도체업계에선 테슬라가 TSMC가 아니라 삼성전자를 낙점했다는 데 의의를 두고 있다. 테슬라는 TSMC와도 협의했지만 삼성전자가 △칩 설계 지원 △가격 대비 성능 △장기적인 협력 가능성 등에서 TSMC보다 높은 점수를 받은 것으로 알려졌다.

삼성, 美빅테크 '맞춤형 칩' 공략
"내년 파운드리 분기 영업익 1兆"‘20%의 벽.’ 삼성전자 파운드리(반도체 수탁생산) 사업부의 한계를 말할 때 거론되는 숫자다. 삼성전자는 2019년 이후 파운드리에 매년 10조원 넘게 투자하고 있지만 점유율은 10%대 후반에 머물러 있다. 하지만 최근 분위기가 바뀌고 있다. 삼성전자가 기술력과 설계 서비스를 앞세워 구글, 테슬라 등 비(非)반도체기업을 고객으로 유치하고 있어서다.

 

○TSMC 제치고 테슬라 물량 수주

23일 관련 업계에 따르면 테슬라는 삼성전자를 자율주행칩 파운드리업체로 낙점하기 전에 대만 TSMC와도 차세대 자율주행칩 위탁생산 관련 의견을 주고받았다. TSMC는 세계 1위 파운드리업체로, 세계 시장 점유율이 52.9%(지난 2분기 기준)에 달한다. 그럼에도 테슬라가 삼성전자를 택한 건 △자율주행칩 설계 지원 △가격 대비 성능 △장기적인 협력 가능성 등 모든 면에서 TSMC보다 높은 점수를 받았기 때문이다.
삼성전자는 지난해 반도체 설계에 익숙하지 않은 기업의 자체 칩 개발을 돕는 ‘커스텀SOC사업’ 조직을 통합했다. 올해엔 팀장을 상무에서 전무급으로 올렸다. 주요 타깃은 구글, 아마존, 테슬라 같은 대형 테크 기업이다. 최근 빅테크 업체들은 서비스의 질을 끌어올리기 위해 자사 제품에 최적화된 반도체를 직접 만들려고 한다. 삼성전자는 그동안 다져온 반도체 설계 노하우를 이들 기업에 전수하는 동시에 생산 물량을 자사 파운드리 공장으로 가져오는 ‘선순환 구조’를 노리고 있다.

성과도 나오고 있다. 테슬라뿐만 아니라 구글도 삼성전자와의 협력을 강화하고 있다. 구글은 다음달 출시 예정인 스마트폰 ‘픽셀6’에 자체 개발한 애플리케이션프로세서(AP) ‘텐서’를 적용한다고 지난 7월 발표했다. 생산은 AP 설계 및 개발 단계부터 구글과 협력해온 삼성전자가 맡는다. 중국 1위 스마트폰업체 샤오미도 자체 스마트폰용 AP를 개발하기 위해 삼성전자와 회의했다는 얘기가 나오고 있다.

 

○“기술로 TSMC 추월하겠다”

중장기적인 협력 가능성도 높다. 공장이 없는 팹리스(반도체 설계전문 업체)가 한 번 파운드리를 정하면 교체하는 게 쉽지 않다. 파운드리 공정 맞춤형 기술이 설계 단계부터 적용되기 때문이다. 애플도 AP 개발 때 삼성전자의 도움을 받고 3년 이상 파운드리를 맡겼다.
삼성전자는 고객사를 만족시키기 위해 기술 개발에 한창이다. 삼성전자는 이르면 내년 상반기부터 세계 최초로 3㎚ 공정에서 칩을 양산할 계획이다. TSMC의 양산 시기는 내년 하반기로 꼽힌다. 삼성전자는 3㎚ 공정에 GAA(게이트올어라운드)라는 신기술을 적용한다. GAA는 반도체에서 누설되는 전류를 줄여 전력효율을 높일 수 있는 기술이다.
삼성의 자신감은 반도체 주요 경영진의 최근 발언에서도 확인된다. 정은승 최고기술책임자(CTO)는 지난달 한 포럼에서 “메모리반도체 노하우를 바탕 삼아 기술로 TSMC를 추월하겠다”고 말했다. 최시영 파운드리사업부장(사장)은 지난 6월 한 심포지엄에서 “어떤 도전에도 대응할 준비가 돼 있다”고 강조했다.

 

○TSMC와 격차 좁히기 ‘속도’

시장에선 4분기부터 삼성전자와 TSMC의 격차가 좁혀지고 내년엔 삼성전자 점유율이 20%를 돌파할 것이란 관측이 나온다. 고객사를 늘려가고 있는 삼성전자와 반대로 TSMC의 매출이 감소할 것으로 전망돼서다. 대만 연합신문망(UDN)은 최근 “애플 등 TSMC의 주요 고객사가 4분기에 주문을 줄일 것”이라며 “TSMC의 4분기 매출 증가율이 기존 10%에서 5% 수준으로 낮아질 것”이라고 보도했다.

 

뉴욕 월가와 국내 증권업계에선 올해 3000억원 안팎으로 추정되는 삼성전자 파운드리사업부의 분기 영업이익이 내년 1조원 이상으로 올라갈 것으로 전망했다. ‘50% 미만’이란 루머까지 돌았던 삼성전자의 5㎚ 공정 수율(완제품에서 양품 비율)도 올 하반기부터 빠르게 개선되고 있는 것으로 알려졌다. 시장조사 업체 IC인사이츠는 올해 세계 파운드리시장 매출이 전년 대비 23% 늘어 처음으로 1000억달러(약 118조원)를 돌파할 것으로 전망했다

단독 삼성전자 테슬라 명운 걸린 자율주행칩 만든다 | 한경닷컴 (hankyung.com)

[단독] 삼성전자, 테슬라 명운 걸린 '자율주행칩' 만든다

인간형 로봇과 완전 자율 주행차, 테슬라가 그리는 미래

테슬라의 스타 CEO 일론 머스크가 또 한 번 일을 냈다. 오는 8월에 개최된 테슬라 AI 데이 행사에서 머스크는 테슬라는 앞으로 “인공지능 설계 및 훈련에 관한 세계 최고 수준의 소프트웨어, 하드웨어 기술을 탐구하는 기업”이 될 것이라 선언했다. 테슬라는 단순한 전기자동차 회사가 아니며 인공지능을 접목할 수 있는 모든 산업 분야에 진출하겠다는 야심 찬 계획을 공식 석상에서 발표한 것이다. 45분 동안 행사를 진행하면서 머스크는 슈퍼컴퓨터 도조(Dojo)를 선보이고 이 획기적인 시스템을 활용할 안드로이드 로봇 테슬라봇(Tesla Bot)과 자율주행을 위한 테슬라 비전(Tesla Vision)을 소개했다.

 

슈퍼컴퓨터칩을 장착한 인간형 로봇 개발할 것

 

행사에서 소개한 여러 기술 중 회장에서 가장 큰 반향을 일으킨 이 날의 주인공은 테슬라봇이었다. 모든 발표를 마치고 기자들로부터 질문을 받기 전 잠깐 휴식 시간을 가지려는 바로 그 순간 흰색 보디수트로 몸을 감싸고 빛을 뿜는 검은색 헬멧을 뒤집어쓴 댄서가 등장해 춤을 추기 시작했다. 마치 우주인과 같은 댄서의 기묘한 움직임을 보고 모두가 어안이 벙벙해졌을 때 장막 뒤에서 나타난 테슬라봇이 이날의 모든 관심을 독차지했다. 앞서 소개한 새로운 컴퓨터 칩 도조의 뛰어난 성능을 인간형 로봇으로 어필할 줄은 아무도 예상하지 못했다. 괴짜 기술자로 유명한 머스크다운 연출이었다. “식료품을 사 오는 등 인간이 충분히 할 수 있지만, 굳이 하고 싶지는 않은 일을 테슬라봇이 대신할 겁니다.”

 

머스크가 소개한 테슬라봇은 신장 173cm, 체중 56.7kg이며 약 68kg의 무게를 들어 올릴 수 있다. 시속 8km의 속도로 이동하는 이 로봇의 머리에는 중요한 정보를 표시하는 스크린이 달려 있다. 모두가 놀라움을 감추지 못할 때 머스크는 테슬라봇의 초기 모델을 바로 내년에 선보이겠다 공언했다. 테슬라봇의 상용화도 그리 멀지 않았다는 이야기다.

사진 1. 테슬라가 선보인 인간형 로봇 테슬라봇. (출처: 테슬라)

테슬라봇 개발의 키를 쥐고 있는 핵심 기술이 바로 슈퍼컴퓨터 도조다. 테슬라봇에는 바로 이 도조가 장찱될 것이기 때문이다. 테슬라의 뉴럴 네트워크 기반 고속 컴퓨터인 도조는 막대한 양의 카메라 화상 데이터를 종전 컴퓨팅 시스템의 4배 속도로 처리할 수 있다.

 

도조에는 테슬라의 신형 반도체인 D1칩이 들어간다. D1칩은 7나노 공정으로 생산됐으며, 500억 개의 트랜지스터로 이루어지며 무려 362테라플롭스(Tflops, 1초에 1조 번 연산)의 능력을 갖췄다고 한다.

 

라이다 없이 오로지 카메라만으로 자율 주행 자동차 구현할 것

 

오로지 카메라 화상만으로 주변을 파악하는 ‘테슬라 비전’도 도조의 압도적 연산 능력 덕분에 구현이 가능하다. 구글의 웨이모(Waymo) 등 다수의 자율주행 자동차 회사는 레이저를 사용하여 거리를 측정하는 라이다(LiDAR) 시스템을 채용한다. 일반적으로 라이다 시스템은 물체와 자동차 사이의 거리를 정확하게 측정하기 위해 필수 불가결한 것으로 여겨졌다. 완전한 자율주행을 실현하기 위해서는 주변 환경에 관한 방대한 정보량을 실시간으로 처리하여 인공지능 스스로 자신의 주행 방향을 결정해야 하는데 물체의 형태, 종류, 색과 같은 자율 주행에 불필요한 정보를 제거하고 오직 레이저로 측정한 정보만을 하는 라이다 시스템이 이에 적합한 것으로 여겨졌기 때문이다.

 

하지만 이날 테슬라는 마치 사람이 눈으로 거리를 파악하고 행동하는 것처럼 오직 카메라가 촬영한 화상만으로 자율주행을 수행하는 테슬라 비전을 선보였다. 지금도 전 세계 도로 위를 달리는 100만대의 테슬라 자동차가 단일 카메라로 주변 물체와의 거리와 가속도를 측정한 후 테슬라 본사에 이 데이터를 전송하면, 슈퍼컴퓨터 도조가 운행 기록과 카메라 화상을 참조하여 주행 패턴을 학습한다. 기계 학습을 통해 개발한 소프트웨어를 자동차에 전송하면 이제 이 자동차는 가장 발전한 형태의 자율주행 프로그램을 갖춘 자동차로 탈바꿈한다.

사진 2. 테슬라는 자동차가 보낸 카메라 화상 데이터를 활용해 도조를 학습시킨다. (출처: 테슬라)

카메라 화상 학습 방식은 종전의 라이다 시스템이 오류를 일으킬 가능성이 있는 경우, 예를 들어 주변에 안개가 자욱하거나 앞을 달리던 자동차가 일으킨 흙먼지 때문에 순간적으로 레이저 반사가 제대로 이루어지지 않는 상황에서도 과거의 경험에 기반하여 ‘이 앞에는 여전히 정상적인 도로가 있다’라는 판단을 내릴 수 있다. 마치 사람이 운전하는 것처럼 말이다.

 

“완전한 자동운전 컴퓨터는 앞으로도 진화를 계속할 겁니다. 도조를 비롯한 모든 뉴럴 네트워크는 세계를 인식하고, 세계를 어떻게 대할지 이해할 겁니다. 그리고 이 시스템을 휴머노이드에 이식하는 것은 어쩌면 당연한 일이죠”. 일론 머스크의 꿈이 실현되는 미래가 예상보다 빠른 속도로 성큼 가까이 다가오는 듯하다.

글: 이형석 과학칼럼니스트/일러스트: 이명헌 작가

 

스타링크 위성은 자동운전 차량(자율주행 차량)의 움직임을 조정하는 데 도움이 된다- 블룸버그

블룸버그는 지구궤도에 배치 된 인공위성을 자동운전(자율주행) 차량의 움직임을 조정하기 위해 활용하는 것이 가능하다고 보도했다.

블룸버그 애널리스트들은 정보에 따르면, 자동차는 인공위성을 자동운전(자율주행)  차량이 서로 「교류」하기위한 수단의 하나로 검토하고 있다.

인공 위성은 방대한 양의 정보를 처리하는 임무를 맡게 된다. 모건 스탠리의 전문가들에 따르면, 자동운전(자율주행)  자동차 카메라, 라이더, 기타 센서에서 시간당 최대 40테라 바이트의 데이터를 생성한다.
현재 자동운전(자율주행)  자동차는 데이터 전송에 이동통신 네트워크를 사용하고 있다. 한편, 이동 통신 네트워크는 지역에 따라 다른 종류의 가능성이 있으므로 이 동기화 방법은 확실하지 않다. 보고서에 따르면, 일론 머스크 씨가 이끄는 전기자동차 테슬라는 이 점에서 첨단에 서 있다. 마찬가지로 마스크 씨가 이끄는 우주개발 기업 '스페이스 X'가 전개 중인 위성네트워크 '스타 링크'를 가지고 있기 때문이다. 6월, 스페이스 X는 올해 9월경에는 스타 링크의 글로벌 인터넷을 가능하게한다고 보도 되었다.

전문가들은"지구에 비교적 가깝게 있으면 위성은 사람과 물건과 더 빨리 통신할 수 있으며 우주 통신의 가장 큰 단점인 신호 지연을 제거할 수 있다."고 지적하고 있다 . 또한, 마스크 씨는 이미 위성을 활용하여 자동운전(자율주행)  자동차를 조정하는 계획을 발표하고 있다. 스페이스 X는 위성과 테슬라 자동차의 통신에 대해 미국의 규제 당국에 통보했다.