차량용반도체 공급난 장기화 가능성…정부, 현대차·삼성전자와 협의체 구성

한국GM 부평공장이 반도체 부족으로 공장을 절반만 가동하기로 한 8일 오전 인천시 부평구 한국GM 부평공장에 적막감이 흐르고 있다. 연합뉴스

연초부터 차량용 반도체 공급난으로 국내 자동차 업계의 생산 차질이 우려되는 가운데, 정부가 주요 자동차·반도체 기업과 협력 방안을 논의하기 위한 협의체를 꾸렸다. 수입에 의존해왔던 차량용 반도체 자립화를 위해 정부가 관련 업계와 해결책을 모색한다는 취지다.

산업통상자원부는 4일 '미래차-반도체 연대·협력 협의체' 발족식을 개최했다. 협의체는 최근 차량용 반도체 수급 불안정 사태와 관련한 대책을 논의하고 장기적으로는 미래차·반도체 시장 선점, 국내 공급망 안정화를 위한 협력방안을 모색하기 위해 구성됐다. 업계에서는 현대차, 삼성전자, 모비스, DB하이텍, 텔레칩스, 넥스트칩 등 수요기업인 완성차·부품사와 공급기업인 팹리스·파운드리·종합반도체사가 참여했다.

 

우리나라는 세계적인 반도체 강국이지만, 차량용 반도체는 생산성이 낮아 주력 분야가 아니다. 완성차 기업들은 차량용 반도체를 대부분 해외 수입하고 있고 반도체 기업들도 차량용 반도체 생산공정은 보유하고 있지 않은 실정이다. 무엇보다 차량용 반도체는 공정개발부터 실제 차량 테스트까지 몇 년이 소요되고 국제규격 인증이 필요한 데다, 신뢰성·안전성 기준도 높아 단기간에 생산량을 늘릴 수 없는 특성이 있다.

정부는 이런 상황을 감안해 협의체를 중심으로 수요-공급기업 간 장기간 논의를 할 수 있도록 지원한다는 방침이다. 자동차 기업과 반도체 기업이 연계한 협력모델을 발굴하고, 차량용 반도체 기술개발·성능·인증 지원도 강화한다. 특히 2022년부터는 차량용 반도체 특수성을 반영한 신규 성능평가 및 사업화 사업 신설도 추진할 예정이다.

 

산업부가 추진하는 사업인 '산업혁신기반구축사업'을 활용해 내년부터 기능안전성 시험평가 및 신뢰성 인증 시설·장비 구축 지원도 추진된다.

단기적으로는 수입통관 긴급지원과 국제 사회와의 협의를 지속해나갈 예정이다.

정부는 협의체에서 수렴한 업계의견을 검토해 조만간 구체적인 종합대책을 발표한다는 계획이다.

강경성 산업부 산업정책실장은 "글로벌 차량용반도체 수급불안은 전세계적인 반도체 수급 불일치에 의한 것으로 단기간에 근본적으로 해결하기에는 어려움이 있다"며 "미래 모빌리티 시장 선점과 흔들리지 않는 산업강국을 위해 이번 위기를 미래차-반도체 경쟁력을 높이는 계기로 활용하겠다"고 말했다.

jineun@dt.co.kr

정부, 차량용 반도체 부족 사태 해결 모색…협의체 발족

산업부가 4일 서울 중구 대한상공회의소에서 '미래차-반도체 연대·협력 협의체' 발족식을 개최했다. ⓒ산업부

차량용 반도체 공급 부족 사태에 대한 대책을 논의하기 위해 정부 및 삼성전자와 현대자동차 등 공급·수요기업이 한자리에 모였다.

 

산업통상자원부는 4일 서울 중구 대한상공회의소에서 '미래차-반도체 연대·협력 협의체' 발족식을 개최했다.

 

이날 행사에는 현대차, 삼성전자, 현대모비스, DB하이텍, 텔레칩스, 넥스트칩 등 산업계와 한국자동차협회, 한국반도체협회, 한국자동차연구원, 한국전자기술연구원 등 관련 지원 기관이 참여했다.

 

국내 자동차·반도체 산업은 각각 세계 최고 수준의 역량을 보유하고 있지만, 이에 비해 차량용 반도체 관련 역량은 부족하다는 평가가 많다.

 

이와 관련된 생산 공정을 보유한 반도체 기업이 없어 완성차 기업들은 차량용 반도체 대부분을 수입에 의존하는 실정이다.

 

차량용 반도체는 공정 개발에서 설비 증설, 실제 차량 테스트 등에 수년이 소요된다. 또한 국제 규격 인증이 필요하고 가혹한 온도·충격 조건에서도 높은 신뢰성·안전성을 갖춰야 한다.

 

최근 글로벌적인 반도체 공급 부족 사태가 자동차 생산 차질로 이어지고 있지만 국내 업체들이 즉각 대응에 나서지 못하는 이유이기도 하다.

 

이에 정부는 업계와 함께 협의체를 발족하고 단기적으로 이번 수급 불안 사태에 대한 해결 방안을 찾고, 중장기 계획도 수립하기로 했다.

 

이번 협의체에는 수요기업인 완성차사, 모듈·부품사와 공급기업인 팹리스(반도체 설계 전문 기업), 파운드리(위탁 생산), 종합반도체사 등이 참여한다.

 

간사는 자동차산업협회, 자동차연구원, 반도체산업협회가 맡고, 정부는 업계 수요를 반영한 협력 품목 발굴·지원에 나설 계획이다. 또한 연구개발(R&D)과 사업화를 돕고 관련 규제 개선 등도 추진한다.

 

현재 산업부는 국내 자동차 업계 요청에 따라 반도체 수급 상황 개선을 위해 국제 사회와 긴밀히 논의하고 있다는 입장이다.

 

지난달 17일부터는 차량용 반도체 부품에 대한 신속 통관이 이뤄지고 있다. 아울러 올해 '양산성능평가 사업' 예산 400억원을 활용해 국내 팹리스, 모듈·부품사, 완성차사 등의 반도체 성능 평가도 긴급 지원한다.

 

중장기적으로는 차세대 지능형반도체 기술 개발 사업, 자율주행 기술 개발 혁신 사업 등 관련 R&D를 통해 차량용 반도체·부품 자립화를 추진한다는 방침이다.

 

내년부터는 차량용 반도체 특수성을 반영한 전용 사업도 신설하고 인증에 소요되는 시간과 비용을 줄이기 위해 기능 안전성 시험 평가, 신뢰성 인증 시설·장비 구축도 추진한다.

 

강경성 산업부 산업정책실장은 "이번 글로벌 차량용 반도체 수급 불안은 전 세계적인 수급 불일치에 의한 것으로 단기간에 근본적으로 해결하기에는 어려움이 있다"며 "미래 모빌리티 시장 선점과 흔들리지 않는 산업강국 실현을 위해 이번 위기를 미래차·반도체 경쟁력을 높이는 계기로 활용할 것"이라고 전했다.

 

정부는 이날 협의체에서 나온 업계 의견을 검토해 구체적인 대책을 마련하고 관련 부처 협의를 거쳐 조만간 발표할 계획이다.

 

반도체 부족 장기화 1분기 자동차 생산 100만대 차질

극심한 자동차용 반도체 품귀 현상이 좀처럼 풀리지 않으면서 2021년 1~3월 1분기 세계 자동차 생산이 100만대 가까이 차질을 빚을 것으로 나타났다고 신랑망(新浪網)과 공상시보(工商時報) 등이 17일 보도했다.

매체에 따르면 영국 시장조사 전문 IHS 마킷은 전날 최신 보고서를 통해 자동차용 반도체 부족 때문에 1분기에만 전 세계 소형 승용차 100만대 정도의 생산이 영향를 받을 것으로 전망했다.

IHS 마킷이 지난 3일 67만2000대분의 생산이 영향을 받는다고 예상한 것을 50%나 대폭 상향했다.

다만 IHS 마킷은 연내 대부분의 자동차 생산이 회복한다는 관측 경우 그래도 유지한다고 밝혔다.

그간 IHS 마킷은 반도체 부족 요인이 OEM(주문자 부착 생산)에 의한 수요 증가와 한정적인 반도체 공급에 따른 것이라며 두 문제가 해소되지 않는 한 관련 사태가 풀리지 않는다고 지적했다.

IHS 마킷은 주요 자동차 메이커의 생산계획 등을 토대로 해서 이런 반도체로 인한 자동차 감산 현상이 7~9월 3분기까지 이어진다고 내다봤다.

반도체 공급이 제대로 이뤄지지 않으면서 가장 타격을 받는 것은 중국 자동차 업계로 1분기에 25만대의 출하가 감소한다고 IHS 마킷은 점쳤다.

포드와 도요타, 피아트 크라이슬러, 닛산 등은 이미 반도체 확보가 어려워지자 일부 차종에 대한 감산에 들어갔다.

독일 폴크스바겐은 반도체 공급 이상으로 2월 생산공장 일부 감산이 불가피하다고 밝혔다.

오토포캐스트 솔루션은 반도체 부족으로 2021년 한해 96만4000대의 자동차 생산에 여파가 가해질 것으로 예측했다.

 

반도체 대란이 당신에게 미칠 영향

눈에 잘 띄진 않지만, 반도체 칩은 우리 주변의 모든 디지털 기기에 들어가는 핵심 부품이다. 반도체의 수급이 부족해지면 디지털 기기의 생산이 멈출 수 있다.

반도체 수급 부족의 전조는 이전부터 있었다. 지난해 게이머들이 새 그래픽 카드를 구입하는 데 어려움을 겪었고 애플은 새 아이폰의 출시일을 조정해야 했다. 엑스박스와 플레이스테이션의 최신 모델은 여전히 공급에 어려움을 겪고 있다.

그러다 작년 크리스마스 직전, 다시 살아나고 있는 자동차 업계에서 '칩마겟돈'이라고 일컫는 상황이 벌어졌다.

신형 차량은 보통 100개 이상의 마이크로프로세서를 장착하는데, 제조업체들이 이를 위한 반도체 수급에 어려움을 겪고 있다.

이때부터 다른 업계의 기업들도 하나씩 반도체 수급 문제를 겪고 있다고 발표했다.

삼성전자는 다른 기업의 제품은 물론이고 자사 제품을 위한 메모리칩 발주량을 맞추기 위해 안간힘을 쓰고 있다.

삼성전자는 세계 최대의 칩 제조사 중 하나다

최신 스마트폰을 비롯한 다른 소비자 기기에 들어가는 프로세서와 모뎀을 제조하는 퀄컴 또한 마찬가지 문제를 겪고 있다.

팬데믹의 영향

전세계가 요즘 겪고 있는 여러 문제들과 마찬가지로 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)도 어느 정도 책임이 있다.

봉쇄 조치로 사람들이 재택근무를 하게 되자 컴퓨터를 비롯한 기기들의 수요가 급증했다. 집에서 시간을 보내기 위해 디지털 기기를 사는 사람도 늘었다.

한편 자동차 업계는 한동안 수요가 급감해 칩 발주량을 줄였다.

그 결과 반도체 칩 생산업체들은 생산 라인을 교체했다.

그러나 2020년 3분기가 되자 차량 판매량은 예상보다 크게 늘었다. 게다가 소비자 기기들의 수요는 여전히 높았다.

5G 인프라

기존의 생산설비가 최대치로 가동되고 있지만, 생산설비를 증설하는 게 쉬운 일은 아니다.

애널리스트 리처드 윈저는 "새로운 생산 플랜트가 완성되기까지는 18~24개월이 걸린다"며 "플랜트가 완성됐더라도 공정을 정비하고 조정하는 데도 시간이 필요하다. 쉽게 켜고 끌 수 있는 게 아니다"라고 말했다.

5G 인프라의 출시도 수요의 증가에 일조하고 있다.

화웨이는 미국의 제재를 받기 전 많은 양의 반도체 칩을 축적하기 위해 많은 양을 발주했다.

반면 자동차 업계는 상대적으로 마진이 작아 부품들을 미리 축적해두지 않는 편이다. 그래서 현재 궁지에 몰린 상황이다.

제너럴모터스는 북아메리카의 생산공장 3곳의 운영을 중단하고 한국에 있는 네 번째 생산공장의 생산량을 줄일 계획이다

최근 반도체 업계를 좌우하는 TSMC와 삼성전자는 수십억 달러를 들여 최신 제품들에 들어가는 칩의 생산을 늘리기 위해 5나노미터 제조공정을 마련했다.

그러나 전문가들은 전반적으로 반도체 업계는 지금까지 투자 부족으로 어려움을 겪어왔다고 말한다.

카운터포인트의 최근 보고서는 "최근 몇 년 간 대부분의 중소형 제조업체들의 실적이 좋지 않았고 이익도 낮고 부채비율이 높았다"며 "이익률 측면에서 중소형 업체들이 새로운 플랜트 건설을 고려하기란 어렵다"고 말했다.

이런 제조사들 상당수는 수요의 급증에 생산량을 늘리는 대신 가격을 올리는 것으로 대응할 것이다.

연쇄 효과

윈저 애널리스트는 반도체 수급 부족이 적어도 올 7월까지는 이어질 것으로 본다.

다른 전문가들은 그보다 더 지속될 수 있다고 본다.

뱅크오브아메리카는 "반도체 업계의 공급 제약이 2021년 하반기나 돼서야 부분적으로 완화될 것으로 본다"고 말했다.

이는 연쇄 효과로 이어질 수 있다.

컨설팅 업체 앨릭스파트너스는 자동차 업계가 반도체 수급 부족으로 640억 달러의 매출 손실을 입게 될 것으로 예측했다.

독점 생산자들

또한 지정학적 함의도 있다.

미국은 여전히 부품 디자인 개발에서 세계를 선도한다.

그러나 반도체 생산 업계를 지배하는 것은 대만과 한국이다.

대만의 TSMC는 세계 최대의 반도체 기업이다

애널리스트 로리 그린은 대만과 한국이 전세계 프로세서 칩 생산의 83%와 메모리 칩 생산의 70%를 차지할 것으로 추정한다.

그린은 "석유수출국기구(OPEC)가 석유 생산을 좌우하는 것처럼 대만과 한국은 칩의 독점 생산자에 가깝다"며 두 나라의 시장점유율은 더 높아질 것이라고 덧붙였다.

미국에서는 이에 대한 우려가 높아지고 있다. 한 로비 단체는 현재의 반도체 대란을 두고 미래에 발생할 더 큰 수급 위기의 전조라고 말했다.

또한 미국 상원의원 15명은 바이든 대통령에게 서한을 보내 향후 미국 국내의 반도체 생산을 지원할 것을 촉구했다.

중국

중국은 오랫동안 '반도체 독립'을 꿈꿔왔다.

그러나 미국은 중국의 업체들이 미국의 노하우를 이용하는 걸 차단하는 조치를 취했다. 이 노하우가 중국 군에게 이용될 소지가 있기 때문이라는 것이다.

현재의 반도체 대란은 중국 지도부로 하여금 반도체 독립을 위한 노력을 더 강화하게끔 만들 수밖에 없다.

이는 중국이 늘 추구해왔듯 대만을 복속시킬 경우 어떤 혼란이 발생할 수 있는지도 보여준다.

'더 비싸게'

현재 기기 구매를 계획 중인 소비자들은 몇 가지를 명심해야 한다.

중소형 브랜드들은 반도체 수급에 더 큰 어려움을 겪을 수 있다

몇몇 차량의 신차 인도에 걸리는 대기 시간은 더 늘어날 것이다.

그리고 몇몇 기기들은 구하기가 더 어려워질 수 있다.

삼성전자나 애플 같은 대형 브랜드들은 공급 우선권을 보장할 수 있는 구매력을 갖고 있다.

그러나 중소형 브랜드들은 반도체 수급에 어려움을 더 크게 겪을 수 있다.

컨설팅 업체 CCS인사이트의 애널리스트 벤 우드는 "제품 가격이 더 오르거나 적어도 우리가 일반적으로 예상하는 것처럼 가격이 하락하지 않는 상황이 올 수 있다"며 "공급이 제한되기 때문에 만약 정말 갖고 싶은 기기가 있다면 더 좋은 가격이 나오길 기다리지 않는 게 좋다"고 말했다.

반도체 대란이 당신에게 미칠 영향 - BBC News 코리아

반도체 대란이 당신에게 미칠 영향 - BBC News 코리아

-16일 업계에 따르면 차량용 반도체는 자동차에 부착되는 이미지센서, 오디오, 내비게이션 등에 주로 사용되고 있다. 일반 자동차에는 200개~300개의 반도체가 사용되고, 자율주행차와 같은 '미래차'에는 많게는 이보다 많은 2000여개의 반도체가 사용될 것으로 전망된다.

특히 자율주행차는 인공지능(AI), 5G를 바탕으로 운행이 되기 때문에 정보 처리 능력이 일반 자동차와는 비교할 수 없을 정도로 뛰어나야 한다. 이를 충족하기 위해서는 기존 제품보다 성능이 높은 반도체가 더 많이 사용돼야 한다.

자동차에 사용되는 반도체는 크게 운행정보와 같은 정보 요소와 멀티미디어 재생과 같은 오락 요소를 결합한 차량용 인포테인먼트(IVI·In-Vehicle Infotainment), 위험 상황을 인지해 운전자의 사고를 예방하는데 도움을 주는 첨단 운전자 보조시스템(ADAS·Advanced Driver Assistance Systems), 무선통신 기술이 들어가 실시간 교통정보와 원격 진단 등을 위한 텔레메틱스(Telematics) 시스템 구동을 위해 사용된다.

이 중 ADAS는 자율주행차에서 가장 중요한 운전자의 안전을 위한 시스템인 만큼 고성능이 요구된다. ADAS에는 전방 충돌 경고(FCW), 전방 충돌 방지 보조(FCA), 차로 이탈 경고(LDW), 차로 이탈 방지 보조(LKA)등의 기능이 들어 있다. 이런 기능을 수행하려면 인공지능 연산을 위한 신경망처리장치(NPU) 기능이 내장된 차량용 프로세서가 필요하다.

자율주행차의 '눈' 역할을 하는 카메라와 전자 거울에도 이미지 센서, 다이내믹 비전 센서, 디스플레이 구동칩(DDI), 전력관리 집적회로(PMIC)와 같은 반도체가 사용된다.

 

-삼성전자도 차량용 반도체에 관심을 가져야 한다 오늘날 자동차는 전기차나 자율주행 자동차 개발로 내연자동차가 사라지고 있다 자율주행 자동차는 차량용 반도체에 좌지우지 된다 삼성전자도 차량용 반도체에 생산을 확대하기 위해서는 한국이나 미국 등 공장증설이 필요하다 자동차도 사고예방차원에서 인공지능이나 자율주행시대로 나아가고 있으며 많은 다양한 차량용 반도체가 필요하다

 

-IT기업을 지향하는 자동차 기업

애플이 현대차와 파트너십을 고려하고 있었다는 사실은 현대차가 얼마나 진보했는지를 잘 보여준다.

현대차는 그밖에도 많은 프로젝트들을 추진하고 있다.

현대차와 그 자회사인 기아자동차는 전기차, 자율주행 뿐만 아니라 심지어 여객용 드론까지도 계획 중이다.

현대차는 "많은 기업들로부터 자율주행 전기차 공동개발 협력 요청을 받고 있으나 아직까지 초기 단계이며 아무것도 결정된 바 없다"고 밝혔다.

시장분석기관 프로스트앤설리번의 애널리스트 사르완 싱은 "테슬라의 경우에서 볼 수 있듯 시장은 기술 기업인 자동차 제조기업을 아주 좋아한다"며 "애플과의 파트너십은 기술 혁신가로서의 현대차의 이미지를 강화시켰을 것"이라고 말했다.

많은 업계 전문가들은 현대차가 같은 한국의 재벌기업인 삼성전자와 스마트 전기차를 공동개발할 것으로 예상한다.

현대차 대변인은 "현대자동차그룹은 삼성 그룹을 포함한 전세계의 비즈니스 파트너들과 협력 가능성을 모색하고 있으나 아직까지 구체적인 사업계획은 없다"며 "글로벌 기업들과의 협력 가능성은 열려있다"고 BBC에 말했다.

 

-삼성전자가 테슬라와 손잡고 완전 자율주행차의 차량용 반도체를 개발한다는 소식이 전해졌다.

지난 25일 아시아경제 보도에 따르면 삼정전자 파운드리 사업부가 현재 테슬라 자율주행차에 탑재할 5㎚급 시스템 반도체를 연구개발(R&D)하고 있다.

극자외선(EUV) 공정이 적용된 5㎚ 반도체는 세계적으로 삼성전자와 TSMC 등 극소수의 회사만 생산이 가능한 첨단 제품으로 알려졌다.

그동안 삼성전자는 테슬라에 EUV가 아닌 불화아르곤(ArF) 노광 공정을 거친 14㎚급 칩을 공급해 왔다.

이번에 양사가 협력을 확대하는 분야는 5㎚ 반도체를 활용한 인포테인먼트(IVI) 제품군이다.

차량 내 센서와 조명, 통신 등에서 입력된 정보를 처리하고 이를 화면으로 제공하는 완전자율주행의 핵심 기술이다.

그동안 자율주행차 분야를 선도한 테슬라는 IVI를 업그레이드해 차량을 바퀴 달린 스마트폰 수준으로 만든다는 계획이다.

이를 위해서는 삼성전자의 기술력이 절대적으로 필요한 상황이다.

삼성전자가 개발한 칩을 테슬라에 제공하면, 먼저 차량 시험을 거친 후에 이에 맞게 양산을 위한 수율 조정을 하고 계약을 맺을 예정이다.

이에 따라 삼성전자의 차량용 반도체 분야 인력 개편이 테슬라와의 협업을 위한 것이라는 의견도 나온다. 지난해 말 삼성전자는 자율주행 관련 첨단운전보조시스템(ADAS) 분야 인력을 차량용 IVI 분야로 재배치하는 등 조직구조 개편했다.

삼성전자는 현재 웨이퍼 단위당 반도체 수율을 끌어 올리는 데 집중하고 있다.

삼성 반도체 새 역사… 연산 가능한 ‘AI 메모리’ 세계 첫 개발

‘제2의 D램 신화’를 이어갈 것으로 주목받고 있는 인공지능(AI) 반도체 부문에서 삼성전자가 새로운 전기를 열었다. 그간 비메모리 반도체 분야에만 주로 적용되던 AI 반도체를 세계 최초로 메모리 반도체 분야에서 개발하는 데 성공한 것이다. 반도체 업계에선 “메모리 반도체의 패러다임을 바꿨다”는 분석이 나온다.

○ 삼성전자, AI 메모리 반도체 개발 쾌거

삼성전자는 메모리 반도체에 AI 엔진을 결합한 신제품 AI 반도체 ‘HBM-PIM’을 개발했다고 17일 밝혔다. 중앙처리장치(CPU)를 위한 데이터 기억장치로만 존재했던 메모리가 직접 AI 연산을 할 수 있게 되면서 시스템 처리 속도는 2배로 빨라지고 전력 소비는 70% 이상 줄일 수 있게 됐다.

AI 반도체는 학습과 추론 등 AI 기술에 필요한 연산을 위해 특화된 고성능 반도체 제품을 두루 일컫는 말이다. 스마트폰과 자율주행차, 음성인식 스피커 등을 통해 생활 속에 AI가 깊숙이 스며들면서 방대한 데이터를 학습하고 분석할 수 있는 AI 반도체의 필요성도 점차 커졌다.

이번 삼성전자의 HBM-PIM은 기존 비메모리 분야에서의 AI 반도체 고도화를 넘어 메모리 반도체에도 AI 엔진을 결합함으로써 이 시장에 새로운 지평을 열었다는 분석이 나온다.

삼성전자 관계자는 “기존에 메모리와 CPU 간에 대량의 데이터가 오가면서 병목현상이 나타났다면 이번 제품은 메모리가 자체적인 데이터 처리 기능을 갖추면서 이를 해소하게 된 것”이라고 설명했다.

 

○ 한국 AI 반도체, ‘제2의 D램’ 신화 쓸까
D램으로 대표되는 메모리 반도체의 뒤를 이어 AI 반도체가 향후 반도체 시장의 주력이 될 것으로 전망되면서 국내외 개발 속도도 급속도로 빨라지고 있다.

AI라는 단어가 국내에 처음 널리 알려졌던 2016년 이세돌 9단-알파고 대국 당시 AI는 전용 반도체가 아닌 CPU 1920개와 그래픽처리장치(GPU) 176개를 사용해 AI 연산을 수행했다. 현재는 연산 속도가 훨씬 빠르고 전력 소모는 낮아진 AI 전용 반도체가 스마트폰, 자율주행차 등 개별 디바이스마다 탑재돼 각 서비스에 필요한 AI 연산을 맡고 있다.

아직 초기 단계인 AI 반도체 시장에서 승기를 잡기 위한 관련 업계의 경쟁은 지속적으로 확대될 것으로 전망된다. 기존 반도체 업체 외에도 SK텔레콤 등 AI 플랫폼을 갖춘 곳들도 자사 서비스 맞춤형 AI 반도체 개발에 뛰어들고 있기 때문이다.

과학기술정보통신부에 따르면 지난해 2310억 달러(약 256조 원)로 추산된 글로벌 AI 반도체 시장 규모는 2030년 3769억 달러(약 417조 원)까지 늘 것으로 전망됐다. 이달 초 정부는 올해 AI 반도체 기술 개발 분야에 지난해보다 약 400억 원을 늘린 1223억 원을 지원한다고 밝혔다.

국내 반도체 업계 관계자는 “메모리, 비메모리를 막론하고 AI 반도체는 급속도로 시장을 넓혀 가고 있다. 메모리에서도 AI 반도체 시장을 열기 위해 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있다”고 말했다.

 

-인공지능(AI) 반도체

인공지능(AI, Artificial Intelligence) 반도체는 이미지 ・ 음성 인식이나 자율주행차 작동 등 복잡하고 다양한 업무를 처리할 수 있는 반도체다. 과거 PC의 핵심인 CPU(중앙처리장치)나 스마트폰용 반도체가 한 번에 한 가지 연산을 했다면, AI 반도체는 동시에 많은 연산을 진행해 결과를 낸다.

세계 각국의 기술 기업은 AI 반도체에 향후 미래 산업의 주도권이 달려 있다고 보고 경쟁적으로 기술 개발에 나서고 있다. 실리콘밸리를 대표하는 아마존 ・ 구글 ・ 애플 ・ 페이스북과 미국 반도체 기업인 인텔 ・ 엔비디아도 AI 반도체 시장에 뛰어들었다. 우리나라에서는 삼성전자가 AI 기능을 탑재한 반도체 ‘엑시노스 9’를 양산하고 있다.

 

[영상] 中 자율주행 택시 체험 현장…스마트생활 시대 도래

현재 베이징에서는 자율주행 택시 서비스를 이용할 수 있다. 이번 오픈 테스트 구역의 총길이는 약 700km이며 생활권과 상권 등 수십 개의 역을 포함하고 있다. 공상 과학 영화에서만 나오던 자율주행차가 빠른 속도로 우리 생활로 들어오고 있다. 

[영상] 中 자율주행 택시 체험 현장…스마트생활 시대 도래 (people.com.cn)

[영상] 中 자율주행 택시 체험 현장…스마트생활 시대 도래

베이징, 자율주행 택시 체험

베이징 시민이 하이뎬구에서 바이두 자율주행 택시 지정역에서 차에 탑승한다. [사진 출처: 신화망]

최근 바이두(百度)는 베이징 시민을 대상으로 자율주행 택시 서비스 방안을 내놓았는데 바이두 지도와 Apollo GO 앱(App)을 통하면 무료로 탑승이 가능하다. 베이징에 자율주행 택시 테스트 구간은 약 700킬로미터 거리로 이좡(亦莊), 하이뎬(海澱), 순이(順義) 생활권과 상업권 등 수십 곳을 포함한다.

 

자율주행: 캘리포니아가 무인자동차 '누로'의 상용 운전을 허가했다

누로 R2

미국 캘리포니아주에서 최초로 상업용 무인 배송 서비스가 시작된다.

로보틱스 스타트업 누로(NURO)가 빠르면 내년부터 무인 배송 서비스가 시작될 것이라고 밝혔다.

다만 누로 무인 차량은 시속 56km 속도로 제한되며, “적당한 날씨"에만 운행할 수 있다.

캘리포니아 교통국 스티브 고든 국장은 "이번 첫 상용 허가는 캘리포니아 자율 주행 차량 발전에 있어 중요한 이정표"라며 "기술 발전과 함께 계속해서 안전을 유의하며 진행할 것"이라고 말했다.

NURO는 2명의 전 구글 엔지니어가 시작한 스타트업으로 일본 소프트뱅크의 투자를 받았다.

NURO R2는 레이더와 열화상 및 360도 카메라를 이용해 인간 개입이나 통제없이 자율주행이 가능하다. 또 일반 자동차에서 볼 수 있는 운전대나 페달, 사이드 미러 등이 장착되지 않았다.

차량은 달걀 모양으로 생겼으며, 보통 차량보다 크기가 작다. 내부 센서를 통해 식료품 등이 신선도를 유지할 수 있는 온도 제어가 가능하고 하루 종일 운행이 가능한 배터리도 탑재하고 있다.

또 도착 후 수령인이 미리 제공받은 코드를 입력하면 문이 열리도록 설계됐다.

R2는 레이더와 열화상 및 360도 카메라를 이용해 자율주행이 가능하다

R2는 지난 2월 미국 테사스 휴스턴에서 열린 시험 주행에서 도미노 피자, 크로거와 월마트 식료품 등을 성공적으로 배달했다.

그럼에도 불구하고 한 운송 전문가는 안전 문제가 꾸준히 제기될 것이라고 말했다.

버밍엄 대학의 데이비드 베일리 교수는 “NURO 차량이 '표면 거리'에서 시속 최대 56km으로만 달릴 수 있고, 그보다 작은 차량은 겨우 시속 40km로 달려야한다"며 아직 기술이 제한적이라고 주장했다.

그러나 이러한 제한에도 불구하고 "무인차량의 미래를 위한 중요한 걸음"이라고 덧붙였다.

지난 10월 미국 애리조나 피닉스에서는 구글 웨이모 서비스의 일환으로 무인 택시 운행이 시작된 바 있다.

중국 상하이에서도 알리바바의 주도로 비슷한 서비스가 실험 단계에 있으며, 무인차량 운행 실험은 전 세계적으로 계속될 전망이다.

자율주행: 캘리포니아가 무인자동차 '누로'의 상용 운전을 허가했다 - BBC News 코리아

캘리포니아가 무인자동차 '누로'의 상용 운전을 허가했다 - BBC News 코리아

 

상하이, 무인 식당차 간편한 식사 서비스 제공

11월 26일, 상하이 장쟝진커루(張江金科路) 지하철역 밖 인도에 무인 식당차가 서 있다.

상하이 장쟝(張江)과학성에 원격으로 주행을 통제하고 자체 판매가 가능한 이동 무인식당차가 등장해 직장인들에게 간편한 식사 서비스를 제공한다. 이 무인식당차는 감지레이더와 카메라가 장착돼 원격 조종과 주행 안전이 모두 가능하다. 이용자가 차량 앞쪽에서 손을 흔들면 무인 식당차가 정차한다. 사용자는 차체 쇼핑 스크린에서 상품을 선택하고 차 위쪽의 큐알코드를 스캔하며 주문이 이뤄진다. 

 

혼다 3단계 자율주행 차량, 세계 최초 도로 주행

일본의 자동차 제조업체인 혼다는 3단계의 고도 자율주행 기능을 가진 승용차를 5일부터 판매한다고 발표했습니다.

3단계 자율주행 기능을 가진 차종은 '레전드'로, 고속도로의 정체나 정체에 가까운 상태에서 시속 50km 이하로 주행하고 있을 경우에 핸들과 브레이크 등 모든 운전조작을 시스템이 자동으로 합니다.

1단계와 2단계 기능은 자동 브레이크 등 운전자를 돕는 역할이지만 3단계가 되면 일정 조건 하에서 모든 조작을 시스템에 맡길 수 있어 본격적인 자율주행이 됩니다.

일본에서는 3단계 자율주행 차량이 도로를 주행하는 것을 상정해서 이미 법률도 개정돼 있습니다.

시판 차량이 자율주행으로 도로를 달리는 것은 세계에서 처음입니다.

판매가격은 세금 포함 1100만 엔으로, 5일부터 100대 한정으로 리스용 판매를 시작합니다.

개발을 담당한 스기모토 요이치 이그젝티브 치프 엔지니어는 4일 발표회에서, "자율주행으로 인간의 실수가 배제돼 정체 시 사고가 대폭 감소할 가능성이 있는데, 어떻게 받아들여질지 신중하게 지켜보면서 향후 전개를 검토해 가겠다"고 말했습니다.

자율주행에는 자동차 제조업체뿐 아니라 IT기업 등도 진출하고 있어 세계적으로 개발경쟁이 치열해지고 있습니다.

 

올해 中 인공지능 시장 규모 62억 달러 예상…최대 응용시장은 역시 '컴퓨터 비전'

올해 중국 인공지능(AI) 시장 규모가 62억여 달러로 추정됐다. 올해 AI의 최대 응용시장은 지난 해에 이어 역시 '컴퓨터 비전' 분야로 나타났다.

최근 글로벌 시장조사기관 IDC와 중국 IT기업 인스퍼(Inspur·浪潮)가 공동 발표한 보고서에 따르면 올해 중국 인공지능 시장의 규모는 62억 7천만 달러에 이를 것으로 예상됐다. 보고서는 2024년에 이르러 전 세계 인공지능 시장에서 차지하는 중국의 비중이 15.6%에 달할 것으로 내다봤다. 

보고서는 또 미래 4년 사이 중국의 AI 시장이 연 평균 30.4%의 성장 속도를 유지하고 2024년에 가서 172억 2천만 달러로 확대될 것으로 전망했다. 올해 코로나19 여파로 중국 AI 시장 규모는 IDC의 작년 기대치에는 도달하지 못했지만 20.1%의 세계 평균 성장 속도는 크게 넘어섰다.

구체 규모로 볼 때 컴퓨터 비전이 작년에 이어 여전히 최대 응용시장이 됐다. 작년 컴퓨터 비전 시장 규모는 전체 시장의 40.6%를 차지했고 대화식 서비스, 자연언어처리와 음성인식이 각기 20.5%, 17.8%, 11.7%로 그 뒤를 이었다.

인공지능 시대 앞둔 미래 반도체, 나노기술에 달렸다

세계적 반도체 기업 인텔의 공동 설립자 고든 무어는 1965년에 “반도체의 집적도는 2년마다 2배로 올라간다.”라고 말했다. 그의 예측은 실현되어 반도체를 구성하는 트랜지스터의 수는 2년마다 증가했다. 1971년 2700개에 불과하던 트랜지스터 수는 26년 후 펜티엄1 프로세서에서 750만 개에 달했다. 무어의 발언은 ‘무어의 법칙’으로 조명됐다.

2002년 삼성전자 황창규 사장은 나아가 “반도체의 집적도는 1년마다 2배로 증가한다.”라는 ‘황의 법칙’을 내놓았다. 실제로 삼성전자는 매년 개선된 반도체를 내놓아 이 말을 뒷받침했다. 자신에 찬 반도체 업계는 무어의 법칙과 황의 법칙을 기초로 연구 개발 계획을 짰다. 사람들은 초미세 반도체가 만드는 장밋빛 미래를 꿈꿨다.

그러나 법칙은 트랜지스터를 작게 만들어 집적도를 높이는 미세공정이 한계에 부딪히면서 정체됐다. 제작비용도 문제이다. 초미세 반도체를 만드는 데 드는 연구 개발 비용은 높지만 수익은 그에 못 미쳤다. 시장도 다변화됐다. 인공지능, 사물인터넷(IoT), 자율주행차, 로봇 등 새로운 기술 환경에 필요한 미래 반도체가 필요한 상황이다.

미래 반도체는 나노 기술 혁신에서 시작한다

이런 문제를 해결하는 새로운 반도체 개발의 핵심은 나노기술이다. 현재 반도체 회로를 구성하는 여러 소자는 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 수준에서 구현되기 때문이다. 나노기술의 혁신 없이는 미래 반도체도 없다. 미래 반도체가 없다면 다가오는 인공지능과 로봇의 시대를 주도할 수 없다.

이에 우리 정부는 과학기술정보통신부 및 여러 부처의 주도 아래 나노·소재 연구 개발로 미래 반도체 기술 및 산업을 선도하는 사업을 수행하고 있다. 과학기술정보통신부가 주목하는 미래 반도체 분야는 크게 세 가지이다. 첫째, 실리콘 기반의 기존 반도체를 대신할 신소재. 둘째, 인공지능 시대를 맞아 인간의 뇌와 유사한 방식으로 의사결정하는 뉴로모픽 반도체. 셋째, 이상의 미래 반도체를 구현할 저전력 반도체이다.

사진 1. 오늘날의 반도체는 수백만에 달하는 소자를 나도 단위에서 집적해 만든다. 출처: shutterstock

그래핀 신소재로 만드는 빠르고 탄성 좋은 미래 반도체

실리콘을 대체할 반도체 소재로 주목받는 것은 그래핀이다. 그래핀은 탄소원자들이 벌집 모양으로 얽혀 있는 얇은 막 형태의 나노 소재로 전기전도성이 실리콘보다 100배 정도 우수하며 정보 처리 속도도 수십 배 높다. 게다가 탄성이 좋아 접거나 비틀 수 있는 ‘플렉서블 디스플레이’를 만들 수 있다. 광주과학기술원(GIST) 이병훈 교수 연구팀은 과기정통부의 지원으로 그래핀을 활용한 새로운 트랜지스터, ‘그래핀 배리스터’를 기반으로 저전력 반도체를 연구하고 있다.

사진 2. 미래 반도체의 소재로 각광받는 그래핀의 3D 모형도. 출처: shutterstock

인간의 뇌를 닮은 반오체 뉴로모픽 반도체

알파고 쇼크로 부상한 인공지능은 미래 반도체의 중점 분야이다. 소프트웨어인 인공지능이 효율적으로 작동하려면 그에 맞는 하드웨어가 있어야 한다. 그 대안이 바로 뉴로모픽 반도체이다.

뉴로모픽 반도체는 반도체에 있는 신호 전달 체계를 사람의 신경세포처럼 구성한다. 사람의 뇌는 수천억 개의 뉴런과 수백조 개 이상의 시냅스가 병렬 방식으로 연결되어 있으며 저전력으로 기억과 연산, 추론, 학습을 수행한다. 반면 알파고 하나를 작동하는 데는 전기 및 시스템 구축 등에 많은 에너지와 비용이 든다. 이를 인간의 뇌 구조와 닮게 만든다면 적은 에너지로도 복잡한 인지 과정을 수행할 수 있다.

이에 과기정통부는 뉴로모픽 반도체 개발을 본격 추진하고 있다. ‘미래유망 융합기술 파이오니어’ 사업은 뉴로모픽(Neuromorphic) 소자용 고집적 시냅스 소자 및 집적공정을 고안하고 있다. 서울대학교 이종호 교수 연구팀과 박병국 교수 연구팀은 신경세포를 모방한 뉴런 소자를, 한양대학교 최창환 교수 연구팀은 신경세포 모방 뉴런/시냅스 소자의 3차원 집적화를 연구 중이다.

사진 3. 인간 뇌의 작동 방식을 모방한 뉴로모픽 반도체는 저전력으로 복잡한 기능을 수행할 수 있다. 출처: shutterstock

언제 어디서나 스마트 기기를 이용하려면, 저전력 반도체

그래핀 신소재 반도체, 뉴로모픽 반도체 등 미래 반도체는 저전력 소모를 목표로 한다. 현재 슈퍼컴퓨터 4대를 사용하면 원자력발전소 1기를 가동하는 것과 맞먹는 전력이 소모된다. 인간형 로봇 안드로이드나 피부에 부착하는 모바일 기기, 초소형 IoT센서를 대중화하려면 저전력 반도체가 필수이다. 한 번 충전하면 한 달 동안 사용할 수 있는 스마트 기기를 상용화하는 것이다.

저전력 반도체는 효율적인 에너지 사용만이 목표가 아니다. 사물인터넷 시대가 도래할 때 반도체를 사용하지 않는 분야는 없을 것이다. 이때 저전력 소비는 에너지 남용을 막아 환경 보호에도 도움이 된다.

앞서 제시한 광주과학기술원(GIST) 이병훈 교수 연구팀의 그래핀 배리스터 소재 연구는 집적도와 연산능력을 확장해 동일성능의 이진연산 비교시스템 대비 1/100 이하의 절전 효과를 달성하고자 한다. 성균관대 권기원 교수 연구팀은 상황판단, 형체인식, 딥러닝 등 복잡한 기능을 수행하는 저전력 나노 스위칭 소자를 연구하고 있다.

우리 정부는 미래 반도체 세계 1위 기술을 확보하고자「제4기 나노기술종합발전계획, 대한민국 나노혁신 2025」를 수립하고 반도체를 나노챌린지 분야로 지정해 범부처 대형 연구 개발 사업을 계획 중이다. 현재와 비교해 1백만분의 1의 전력 소모로 구동할 수 있는 저전력 반도체, 인간 뇌처럼 의사결정하는 뉴로모픽 반도체, 인간 뇌 크기로 초고집적화한 반도체 원천기술 개발을 향해 박차를 가하고 있다. 나노기술의 혁신으로 풍요로운 미래를 기대해 보자.

지원 : 국가나노기술정책센터
글 : 권오현 과학칼럼니스트