ETRI·SKT, AI 반도체 기술 자립 위한 발판 마련
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ETRI·SKT, AI 반도체 기술 자립 위한 발판 마련
데이터센터·IoT 디바이스 적용 가능한 NPU 기반 AI 반도체 개발
  • 여용준 기자
  • 승인 2020.04.07 12:00
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AB9(알데바란) 반도체. [사진=과학기술정보통신부)
AB9(알데바란) 반도체. [사진=과학기술정보통신부)

[이뉴스투데이 여용준 기자] 인공지능(AI)·데이터 생태계의 핵심이자 반도체 산업의 새로운 격전지인 AI 반도체 분야 기술 자립을 위한 발판이 마련됐다.

7일 과학기술정보통신부에 따르면 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 등 국내 기업이 공동연구를 통해 고성능 서버, IoT 디바이스 등에 적용 가능한 신경망처리장치(NPU) 기반의 AI 반도체 개발에 성공했다. 현재 AI 인프라·제품 적용을 통한 실증을 추진할 계획이다. 

신경망처리장치는 인간 뇌의 신경망을 모방하여 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 AI 프로세서로 AI 알고리즘 연산에 최적화돼 있다. 

딥러닝 등 AI 기술혁신은 컴퓨팅 파워 발전이 뒷받침해 왔으며 AI 기술의 발전 및 산업 확산에 따라 AI 실행에 최적화된 고성능·저전력의 AI 반도체가 미래 AI 산업 경쟁력을 좌우하는 차세대 핵심기술로 부각했다. 

AI 반도체 산업은 대규모 설비투자가 필요한 장치산업을 넘어 전문적 설계역량과 지식재산(IP) 중심의 기술집약적 산업으로 지배적 강자가 없는 초기시장 선점을 위한 기술혁신이 요구되는 상황이다.

2016년부터 과기정통부는 국내 대기업·중소기업과 ETRI 등이 참여하는 국가 연구개발을 통해 선제적인 기술 개발을 추진해 왔다. 

ETRI와 SK텔레콤은 ‘초저절전 하이퍼바이저 기반 지능정보 매니코어프로세서 및 소프트웨어(SW) 기술개발’ 과제를 통해 AI 응용 서비스를 제공하는 클라우드 데이터센터 등 고성능 서버에 활용 가능한 AI 반도체를 국내 최초로 개발했다. 이 과제는 2017년 3월부터 올해 12월까지 진행된 과제이며 예산은 73억3000만원이 투입됐다. 

현재 AI 연산에 활용되는 반도체(CPU, GPU 등)는 전력 소모량이 크고 반도체 칩(Chip)의 크기가 커서 효율적인 생산·활용에 한계가 있다.

연구진은 전력 소모 및 제작 비용 등 실용성을 고려해 칩의 크기를 최소화하면서도 AI 연산에 최적화된 설계 기술을 적용해 높은 연산능력과 전력효율을 구현했다. 특히 동전 크기(17× 23㎜)의 작은 면적에 1만6384개에 달하는 다수의 연산장치를 고집적해 성능을 극대화하면서도 각 연산장치의 전원을 동작·차단할 수 있는 SW 기술을 적용해 전력 소모는 최소화했다.

이를 통해 초당 40조번(40TFLOPS)의 데이터 처리가 가능하고 15~40W 수준의 낮은 전력을 소모하는 AI 반도체를 개발했다. ETRI는 클라우드 데이터센터 등에 적용 시 AI 서비스에 대한 전력효율이 10배 이상 향상될 수 있을 것으로 기대된다.

연구진은 올 하반기부터 지능형 CCTV, 음성인식 등을 서비스하는 SKT 데이터센터 적용을 통해 개발된 칩을 실제 환경에서 실증하고 사업화를 본격화할 예정이다.

이밖에 사람의 시각처럼 객체를 인식하고 지능형CCTV․드론 등에 적용 가능한 시각지능 AI 반도체는 ETRI와 전자부품연구원(KETI), 팹리스 기업 등이 함께 개발했다.

연구진은 낮은 전력에서도 높은 정확도를 갖는 고효율의 설계와 SW 기술을 적용해 다양한 모바일·IoT 디바이스가 사람 수준으로 사물을 인식할 수 있는 소형의 칩 개발에 성공했다. 

성인 손톱 크기의 절반 수준(5×5㎜)으로 회로면적을 최소화하면서도 초당 30회의 물체인식이 가능한 성능을 기존 반도체 대비 1/10 이하의 0.5W 전력으로 구현했다.

연구진은 올 하반기부터 영상 감시·정찰 분야 등 AI 기반 지능형 디바이스 제품화와 연계한 실증과 사업화를 추진할 계획이다.

한편 과기정통부는 연구 성과물의 기술이전(팹리스 등), 원천 SW 배포 등을 통해 국내 AI 반도체 생태계의 활성화를 지원하고 국제반도체표준협의기구(JEDEC) 가입, 국내 산·학·연 협력 등을 통해 우리 기술의 국제 표준화에도 적극 대응할 계획이다.

최기영 과기정통부 장관은 “민·관 협력을 통해 ‘AI 반도체 발전 전략’을 수립하여 AI 반도체를 미래 혁신성장 동력으로 집중 육성해 나가겠다”며 “혁신적 설계, 저전력 신소자 등 AI 반도체 핵심기술 투자를 본격화하고 기억·연산을 통합한 신개념 반도체 기술 등 세계시장을 선도하는 도전적 연구도 적극 지원하겠다”고 밝혔다.


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