[서울=뉴시스]이현주 기자 = 삼성전자가 반도체 산업의 신성장엔진인 인공지능(AI) 반도체 연구에 박차를 가하고 있다. 연평균 약 20% 이상 성장하는 고성장 시장인 만큼 확실한 주도권을 잡겠다는 의지다.

8일 업계에 따르면 시장조사기관 가트너는 올해 AI 반도체 시장을 553억 달러(약 72조원) 규모로 예측하고 있다.

이는 지난해 대비 25% 성장한 것이며, 오는 2027년에는 1120억 달러(146조원)에 이를 것이라는 전망이다. 2023년부터 2027년까지 연평균 성장률은 20%에 달할 것으로 예상된다.

특히 '초거대 AI'라는 새로운 기술의 등장으로 컴퓨팅 처리량이 기하급수적으로 증가할 것이라는 예상이다.

올해 출시된 GPT-4는 GPT-1 대비 약 1500배 많은 모델 파라미터 크기과 120만배 많은 학습 연산량을 가졌다.

거대한 연산량을 기반으로한 GPT4가 초거대 언어 모델과 이미지 입력 이해를 주요 목표로 한다면, 향후 등장할 GPT-5는 비디오 입력 등 더욱 다양한 경험을 이해할 수 있는 모델이 될 예정이다.

이에 따라 기존과는 차원이 다른 고성능, 고용량, 저전력 반도체가 요구될 것으로 보인다.

초거대 AI는 반도체 ▲설계 자동화 ▲팹·인벤토리 최적화 ▲불량감지 및 수율 개선 등 반도체 생산 과정 전반에 걸쳐 활용될 수 있고, 큰 비용 절감이 가능할 것이라는 기대가 나오고 있다.

AI 반도체는 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속, 저전력으로 실행하는 제품으로, AI 반도체 성능 한계 돌파는 곧 인공지능 성능의 혁신으로 이어진다.

반도체 업계는 그동안 CPU, GPU 등 시스템 반도체와 메모리 반도체의 트랜지스터 크기를 줄이는 전(前) 공정의 혁신을 통해 AI 반도체 성능을 개선해왔으나, 무어의 법칙의 한계에 직면하며 신소재 개발, 후(後) 공정 혁신을 통해 반도체 성능의 한계를 돌파하고 있다.

특히 빅데이터와 알고리즘의 빠르고 정확하며 효율적인 연산을 위해 새로운 설계 기술을 통한 고성능 컴퓨팅과 고용량 메모리, 고속데이터 전송 기술 등을 개발해 혁신을 꾀하고 있다.

◆삼성전자 SAIT, AI 근원적 혁신 연구에 역량 총집합
삼성전자 SAIT(구 종합기술원)는 향후 5년 이후에 상용화될 수 있는 기술의 원천기술을 연구하는 조직이다.

지난 6월 SAIT는 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 강유전 물질을 기반으로 시스템 반도체를 구현하는데 성공했다. 이 연구를 바탕으로 성능과 전력 효율을 더 높인 차세대 인공지능 반도체 구현이 가능할 것으로 기대하고 있다.

SAIT는 2017년부터 매년 '삼성 AI 포럼'을 개최 중이며, AI 연구 강화를 위해 전세계 AI 구루들과 협력을 확대하고 있다.

지난 2019년에는 캐나라 몬트리올에 위치한 밀라 연구소 건물에 'SAIT 몬트리올 AI랩'을 확장 이전하고 AI 분야 근원적 혁신 기술 연구를 진행 중이다.

밀라연구소는 세계적 AI 연구진과 글로벌 기업의 AI 개발자가 협력하는 세계적 딥러닝 전문 연구기관이다. SAIT는 한국 기업으로는 최초로 밀라연구소 건물에 입주했다.

SAIT는 지난 2021년 미국 하버드대학교 연구진과도 협력해 차세대 인공지능 반도체 기술, 뉴로모픽 칩에 대한 미래 비전을 제시한 바 있다. 

이 논문은 인간의 뇌 신경망에서 나타나는 뉴런(신경세포) 간의 연결 지도를 메모리 반도체에서 구현하는 기술을 제안한 것으로, 차세대 인공지능 반도체 분야 기술 리더십을 보여준 대표적 사례로 평가받고 있다.


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