AI 반도체 혜택, 이제 나도 제대로 누린다!

AI 반도체 기술, 그래서 시민(고객)은 뭘 얻을 수 있을까? AI 시대를 맞아 우리 산업과 생활이 근본적으로 변화하고 있으며, 이러한 변화의 중심에는 AI 반도체가 있다. ChatGPT와 같은 고도화된 AI 기술은 우리의 역량을 확장시키지만, 이를 뒷받침할 고성능 반도체가 없다면 혁신적인 발전에 한계가 있다. 결국 AI 반도체는 단순한 기술을 넘어, 우리가 AI가 제공하는 풍부한 혜택을 제대로 누리기 위한 필수 인프라이자 전략적 자산이 되는 것이다.

AI 반도체의 핵심은 무엇이며, 어떤 변화를 가져올까? AI 시대에서 반도체 기술의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 인간의 지능이 뇌라는 맞춤형 하드웨어를 통해 고성능을 발휘하듯, AI도 특화된 반도체 없이는 혁신적인 발전을 이루기 어렵다. 현재 우리가 주로 사용하는 GPU는 게임이나 그래픽 처리에 맞춰 설계되어 AI 작업에 전력 효율성과 처리 속도 측면에서 한계를 지닌다. 하지만 뉴럴 프로세싱 유닛(NPU)과 같은 AI 특화 반도체는 이러한 한계를 극복하고 전력 소모를 줄이며 연산 효율성을 높여 AI 응용 프로그램의 확장성을 크게 높인다. 이는 데이터 센터뿐만 아니라 우리 생활 곳곳에서 AI를 더욱 가깝고 유용하게 만들어 줄 것이다.

AI 반도체 경쟁, 누가 앞서고 누가 따라갈까? 세계 기업들은 AI 반도체 패권을 잡기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 미국의 엔비디아(NVIDIA)는 AI 연산에 최적화된 GPU인 H100으로 시장을 선도하고 있으며, 차세대 블랙웰 GPU는 AI 연산의 새로운 표준을 제시할 것으로 기대된다. 엔비디아는 삼성전자와 SK하이닉스가 공급하는 고대역폭 메모리(HBM)를 통해 GPU 성능을 강화하며 AI 메모리 시장의 주도권을 더욱 공고히 하고 있다.

하지만 엔비디아의 독주를 견제하려는 움직임도 활발하다. 인텔은 ‘가우디2’ AI 가속기를 출시하며 AI 연산 특화 반도체 시장에서 점유율을 확대하고 있으며, 오픈AI는 TSMC 및 브로드컴과 협력하여 AI 연구에 최적화된 맞춤형 반도체 개발을 추진 중이다. 이러한 움직임은 반도체 자립성을 강화하고 시장 내 영향력을 확대하려는 전략적 의도를 보여준다. 특히, AI 기술의 발전은 다양한 연산 요구를 불러오면서 맞춤형 AI 칩 개발의 중요성을 더욱 부각시키고 있다. 한국에서도 리벨리온, 퓨리오사, 하이퍼 엑셀과 같은 스타트업들이 독자적인 칩을 개발하며 한국만의 AI 반도체 생태계를 구축하려는 노력을 가속화하고 있다. 앞으로 AI 반도체 패권을 차지하기 위한 경쟁은 더욱 치열해질 것이며, AI 연산 특화 칩은 글로벌 AI 기술 주권을 확보하려는 국가 및 기업들의 주요 무기가 될 전망이다.

한국 AI 반도체 분야의 현재와 우리의 강점은? 한국은 전 세계 메모리 반도체 시장에서 60% 이상의 압도적인 점유율을 차지하고 있다. 이러한 강력한 기술력을 바탕으로 한국은 메모리 내에서 AI 연산을 수행하는 PIM(Processing in Memory) 기술을 선도하고 있다. 또한, 리벨리온, 퓨리오사, 모빌린트와 같은 한국의 주요 스타트업들은 NPU(Neural Processing Unit) 개발에 박차를 가하고 있다. 특히, 리벨리온은 세계 최고 반도체 학회인 ISSCC 2024에서 엔비디아의 성능을 능가하는 NPU 관련 연구 성과를 발표하며 큰 주목을 받았다. 이러한 기술적 성과를 바탕으로 한국은 PIM뿐만 아니라 NPU 분야에서도 AI 반도체 개발 역량을 강화하며 전 세계 AI 반도체 시장에서 주도권을 잡을 가능성을 높이고 있다.

AI 반도체 전문 인력, 어떻게 양성되고 있을까? 반도체 산업에서 기술력만큼 중요한 것이 바로 인력이다. 최근 반도체 기술의 급속한 고도화와 글로벌 경쟁 심화로 인재 부족 문제가 심각해지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 KAIST는 2023년, 반도체 설계에 중점을 둔 교육 과정을 마련하고 한국 반도체 산업의 미래를 이끌어 갈 전문 인력을 체계적으로 양성하기 위한 인공지능반도체대학원을 설립했다.

인공지능반도체대학원은 AI 반도체에 특화된 커리큘럼을 통해 학생들에게 이론과 실습을 겸비한 교육을 제공한다. AI 알고리즘, AI 반도체, AI 응용 등 세 가지 핵심 기술을 종합적으로 다루며 실무 역량과 연구 능력을 모두 갖춘 인재를 길러낸다. 또한, 최고 전문가들을 교원으로 확보하여 학생들이 첨단 지식과 실무 경험을 쌓고 AI-X 시대의 선도자로 성장할 수 있도록 지원한다. 국내외 유수 대학 및 연구기관과의 공동 연구, 산학 협력 프로젝트, 해외 인턴십 프로그램 등을 통해 학생들은 글로벌 인재들과 교류하며 다양한 경험을 쌓고 국제적인 시각과 네트워크를 구축할 기회를 얻고 있다.

AI 반도체 주권 확보를 위한 정책적 노력은 무엇인가? AI 반도체는 차세대 기술 경쟁의 중심축이자 대한민국이 과학기술 주권을 확보하는 데 필수적인 요소다. 이를 위해 정부, 산업계, 학계 간의 긴밀한 협력이 강화되어야 한다. 연구개발(R&D)에 대한 자금 지원 확대와 정책적 인센티브 제공을 통해 기업과 연구기관의 협력 연구를 독려하고 있다. 특히 메모리 강국의 이점을 살려 저전력 PIM을 기반으로 온-디바이스 AI 분야에서 세계를 선도하고, 뉴로몰픽 칩을 통해 초격차 기술 선도에 나서려는 전략이 추진된다. 또한, 기술 이전과 상용화를 촉진하는 법적·제도적 장치를 마련하여 연구 성과가 실제 제품과 서비스로 연결되도록 지원한다.

혁신 인재 발굴과 육성을 위한 교육 프로그램 강화도 중요한 과제다. 인공지능반도체대학원과 같은 특화된 교육 기관을 확대하여 AI 반도체 분야의 고급 인재를 지속적으로 배출하는 것이 핵심이다. 산업계와의 협력을 통해 실무 기반으로 설계된 교육 커리큘럼과 산학 협력 프로그램을 통해 학생들은 이론과 실무를 균형 있게 습득하며 현장 적응력을 갖춘 고급 엔지니어로 성장할 수 있다.

엔지니어의 처우 개선과 글로벌 네트워크 형성 또한 필수적이다. AI 반도체 인재는 글로벌 수요가 높아 국내 우수 인재의 해외 유출을 막기 위한 정책적 노력이 요구된다. 경쟁력 있는 보상 체계 마련과 안정적인 근무 환경 조성을 통해 국내 AI 반도체 산업 종사자들의 만족도를 높이고, 해외 우수 인재 유치를 위한 비자 발급 완화 및 연구비 지원 등 유입 정책을 마련하여 글로벌 인재들이 한국 AI 반도체 산업 발전에 기여할 수 있도록 유도해야 한다. 해외 우수 연구자들과의 인적 네트워크를 형성하여 세계 기술 동향에 선도적으로 대응하고 국제 시장을 능동적으로 개척하는 것이 중요하다.

마지막으로, 국제 표준화와 AI-X와 같은 응용 기술에 힘써 세계 시장을 선도하는 전략이 추진된다. AI 반도체는 고도화된 기술 경쟁이 이루어지는 분야이므로, 국제적 기술 표준화를 주도함으로써 시장 내 입지를 강화하고 해외 시장 진출의 기반을 마련해야 한다. AI 알고리즘, AI 반도체, AI 응용 기술을 종합적으로 활용하여 전 산업과 사회 전 분야에 AI 도입 및 활용을 가속화하는 AI-X를 국내 주요 기업 및 연구 기관과의 기술 협력을 통해 선도적으로 실현하고, 이를 통해 세계 시장을 선점할 수 있는 여건을 조성해야 한다. 이러한 정책적 노력을 통해 대한민국은 AI 반도체 분야에서 독자적인 기술력을 확보하고 글로벌 경쟁에서 유리한 입지를 차지하며, 미래 기술 패권을 쥐는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.