기존 칩 대비 성능 높고 전력소모 낮춰…하반기 실증
정부와 산하 기관, 정보통신기술(ICT) 기업이 힘을 모아 세계적인 수준의 인공지능(AI) 반도체 개발에 성공했다. 기존보다 작은 면적의 칩과 낮은 전력량에서도 더 빠른 연산성능을 구현한 것으로, 올 하반기 AI 인프라와 제품에 적용해 실증을 추진한다는 방침이다.
과학기술정보통신부(과기정통부)는 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤(SKT) 등 국내 기업이 공동연구를 통해 NPU(신경망처리장치) 기반의 AI반도체를 개발했다고 7일 밝혔다.
NPU는 인간 뇌의 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 AI 프로세서로, AI 알고리즘 연산에 최적화됐다. 이를 기반으로 한 AI 반도체는 AI 기반 응용서비스가 필요로 하는 연산을 높은 성능과 전력효율로 실행한다. AI 반도체는 또, 인간의 뇌처럼 낮은 전력으로 대규모의 데이터를 빠르게 처리해 복잡한 상황 인식, 학습·추론 등 지능형 서비스를 구현한다.
이번에 개발된 AI반도체는 △클라우드 데이터센터에 사용되는 고성능 서버용 △모바일·IoT(사물인터넷) 기기용 시각지능 AI 반도체 등 총 2종이다.
우선, ETRI는 지난 2017년부터 SK텔레콤과 협업을 통해 40테라플롭스(초당 1조번 연산)의 데이터 처리가 가능하고, 전력소모량은 15~40W(와트) 수준인 AI 반도체를 개발했다.
기존 클라우드 데이터센터용 최신 상용칩이 15테라플롭스 성능에 전력소모량은 약 300W인 점을 고려하면, 성능은 높이되 전력소모량은 낮춘 셈이다.
과기정통부는 이 AI 반도체를 클라우드 데이터센터 등에 적용 시 전력효율이 10배 이상 향상될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
연구진은 전력 소모와 제작비용 등 실용성을 고려해 칩의 크기를 최소화하면서도 AI 연산에 최적화된 설계 기술을 적용했다. 그 결과 동전 크기(17x23mm)의 작은 면적에 1만6384개에 달하는 코어(연산장치)를 집적해 성능을 극대화했고, 각 연산장치의 전원을 동작·차단할 수 있는 소프트웨어 기술로 전력 소모를 최소화했다.
연구진은 올 하반기부터 지능형 CCTV(폐쇄회로TV), 음성인식 등을 서비스하는 SK텔레콤 데이터센터에 개발된 칩을 적용해 실증한 뒤, 사업화를 본격화할 예정이다.
또 ETRI는 전자부품연구원(KETI), 팹리스 기업 등과 모바일·IoT 디바이스용 시각지능 AI 반도체를 개발했다. 연구진은 낮은 전력에서도 높은 정확도를 갖는 고효율의 설계와 소프트웨어 기술을 적용했다. 그 결과 성인 손톱 크기의 절반 수준(5x5mm)으로 회로면적을 최소화하면서 초당 30회의 물체인식을 가능케 했다. 전력소모량은 기존 반도체 대비 10분의 1이하인 0.5W다.
연구진은 올해 하반기부터 영상 감시·정찰 분야 등 AI 기반 지능형 디바이스 제품화와 연계한 실증과 사업화를 추진할 계획이다.
과기정통부는 연구 성과물의 기술이전, 원천 소프트웨어 배포 등을 통해 국내 AI 반도체 생태계 활성화를 지원할 예정이다. 또 국제반도체표준협의기구(JEDEC) 가입과 국내 산·학·연 협력 등으로 우리 기술의 국제 표준화에도 적극 대응할 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 수립해 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 등 세계시장을 선도하는 도전적 연구도 적극 지원하겠다”고 밝혔다.
