CPU서 뉴로모픽까지 AI반도체의 무한진화

대전환 2022
글로벌 퓨처테크 현장을 가다

글로벌 기업은 2010년대 중반부터 본격적으로 4차 산업혁명 시대 핵심기술인 인공지능(AI) 반도체 개발에 공을 들이고 있다. 사물인터넷(loT), 클라우드, 디지털 헬스케어, 스마트팩토리 등 산업 전 분야에 걸쳐 AI 반도체가 핵심 역할을 맡고 있기 때문이다.

AI반도체는 AI가 학습하고 추론할 때 데이터를 읽어들이고 연산해주는 기능을 한다. 지난 10여 년간의 기술 축적으로 AI는 인지 알고리즘으로 진화 중이다. 인간의 두뇌가 작동하는 방식을 시뮬레이션하기 위해 인간의 사고 과정을 복제한다. 이를 가능케 하는 하드웨어가 AI 반도체다. 현존하는 AI컴퓨터는 대부분 CPU와 GPU를 조합해 구성한다. 2016년 이세돌 9단과 대결을 펼친 구글의 AI컴퓨터인 알파고는 1920개의 CPU와 280개의 GPU로 구성됐다.

1세대 AI반도체는 주문형 반도체(ASIC)와 특정용도 표준 제품(ASSP)이 대표적이다. AI 연산 속도를 높이기 위해 개발돼 속도와 효율성은 개선됐지만 다품종 소량생산으로 디자인된 알고리즘으로만 사용할 수밖에 없다는 단점이 있다.

2세대 AI반도체는 인간의 뇌신경 구조와 기능을 모방해 만든 뉴로모픽 반도체다. 사람의 뇌에 존재하는 신경세포(뉴런)와 연결고리(시냅스) 구조를 모방했다. 대량의 데이터 처리가 단시간에 가능하기 때문에 인간의 행동 패턴을 분석하는 기능도 갖췄다. 뉴로모픽은 IBM이 2014년 개발한 트루노스를 비롯해 인텔의 로이히, 퀄컴의 제로스 등이 공개됐지만 아직도 연구개발 단계에 머물러 있다.

글로벌 메모리 반도체 1, 2위 업체인 삼성전자와 SK하이닉스는 시스템반도체 위주의 AI반도체 개발에 주력하는 외국 기업들과 달리 메모리 분야의 강점을 살린 기술 개발에 주력하고 있다.

강경민 기자 kkm1026@hankyung.com