[아시아경제 조슬기나 기자] 국내 기술로 세계적인 수준의 인공지능(AI) 반도체가 개발됐다. 반도체 산업의 새로운 격전지인 AI 반도체 분야의 기술 자립을 위한 발판이 마련됐다는 평가다.

과학기술정보통신부는 7일 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 등 국내 기업이 공동연구를 통해 고성능 서버, 사물인터넷(IoT) 디바이스 등에 적용 가능한 신경망처리장치(NPU) 기반의 AI 반도체를 개발하고, AI 인프라·제품 적용을 통한 실증을 추진할 계획이라고 밝혔다.

AI반도체는 AI 기반 응용 서비스가 필요로 하는 연산을 높은 성능, 높은 전력효율로 실행하는 반도체를 가리킨다. 이번에 개발된 NPU 기반 AI반도체는 인간 뇌의 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 ▲서버용 초저전력 AI 반도체, ▲모바일·IoT 디바이스용 시각지능 AI 반도체다.

과기정통부는 AI 실행에 최적화된 고성능·저전력의 AI 반도체가 미래 AI 산업 경쟁력을 좌우하는 차세대 핵심기술로 부각되자, 2016년부터 국내 대기업·중소기업과 ETRI 등이 참여하는 국가 연구개발을 통해 선제적인 기술 개발을 추진해 왔다. 수년간의 연구개발을 거쳐 독자적인 설계 기술을 확보하고 세계적 수준의 AI 반도체 구현에 성공했다는 평가다.

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먼저 국내 최초로 개발된 서버용 초저전력 AI 반도체는 AI 응용 서비스를 제공하는 클라우드 데이터센터 등 고성능 서버에 활용 가능하다. ETRI와 SK텔레콤은 개발을 위해 2017년3월부터 작년 말까지 총 73억3000만원을 투입했다. 현재 AI 연산에 활용되는 반도체는 전력 소모량이 크고 반도체 칩의 크기가 커서 효율적인 생산·활용에 한계가 있으나, 연구진은 칩의 크기를 최소화하면서도 높은 연산능력과 전력효율을 구현했다.

특히 동전 크기(17mm x 23mm)의 작은 면적에 1만6384개에 달하는 다수의 연산장치(Core)를 고집적하여 성능을 극대화하고, 각 연산장치의 전원을 동작·차단할 수 있는 소프트웨어 기술을 적용하여 전력 소모는 최소화한 것이 특징이다. 이를 통해 초당 40조번(40TFLOPS)의 데이터 처리가 가능하며 15~40W 수준의 낮은 전력을 소모한다.

과기정통부는 클라우드 데이터센터 등에 적용 시 AI 서비스에 대한 전력효율이 10배 이상 향상될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구진은 올해 하반기부터 지능형 CCTV, 음성인식 등을 서비스하는 SK텔레콤 데이터센터 적용을 통해 개발된 칩을 실제 환경에서 실증하고 사업화를 본격화할 예정이다.

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이와 함께 개발된 모바일·IoT 디바이스용 시각지능 AI 반도체는 사람의 시각처럼 객체를 인식하고, 지능형CCTV·드론 등에 적용 가능하다. ETRI와 전자부품연구원(KETI), 에프에이리눅스, 넥스트칩, 에이디테크놀로지 등과 협력해 2016년4월부터 개발했다. 투입예산은 120억원이다.

이는 성인 손톱 크기의 절반 수준(5mmx5mm)으로 회로면적을 최소화하면서도, 초당 30회의 물체인식이 가능한 성능을 기존 반도체 대비 10분의 1 이하의 0.5W 전력으로 구현한 것이 특징이다. 연구진은 하반기부터 영상 감시·정찰 분야 등 AI 기반 지능형 디바이스 제품화와 연계한 실증과 사업화를 추진할 계획이다.

최기영 과기정통부 장관은 “AI 반도체는 우리나라가 AI 시대에 ‘ICT 강국을 넘어 AI 강국’으로 도약하기 위한 핵심기반”이라며, “독자적인 AI 반도체 개발은 국내 AI·데이터 생태계 혁신을 위한 중요한 도전이 될 것”이라고 강조했다. 이어 “민·관 협력을 통해 ‘AI 반도체 발전 전략’을 수립, AI 반도체를 미래 혁신성장 동력으로 집중 육성해 나가겠다”며 “혁신적 설계, 저전력 신소자 등 AI 반도체 핵심기술 투자를 금년 본격화하고, 기억·연산을 통합한 신개념 반도체 기술(PIM) 등 세계시장을 선도하는 도전적 연구도 적극 지원하겠다”고 덧붙였다.