새 컴퓨터구조 위한 반도체동맹 필요하다

관리자
2023-11-09
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구글 딥마인드의 알파고가 이세돌 9단을 이겼던 2016년 이듬해인 2017년 애플은 인공지능(AI) 반도체 회로를 내장한 아이폰X를 출시하면서 얼굴을 인식하고 분석해 시선만 돌리면 잠금을 해제할 수 있는 '페이스 ID' 기능을 선보였다. 그 뒤 화웨이와 삼성전자도 스마트폰에 AI칩, 즉 NPU(Neural Processing Unit·신경망처리장치)를 내장하기 시작하였다.


NPU 개발을 위하여 미국에서는 엔비디아, 구글, 애플, 테슬라 등의 거대기업들과 플렉스 로직스, 그로크 등의 여러 스타트업들이 열을 올리고 있다. 국내에서는 사피온, 딥엑스, 오픈엣지 테크놀로지, 리벨리온, 퓨리오사에이아이, 모빌린트 등이 잰걸음으로 나아가고 있다. 이처럼 많은 기업들이 NPU 개발에 열을 올리는 이유는 수요처가 해마다 두드러지게 성장하고 있기 때문이다. 그리고 그 수요처는 메타버스(Metaverse)로 인하여 더 크게 확장될 것으로 예상된다.


메타버스는 가상공간이라는 단순한 의미를 넘어서 가상적으로 증강된 물리적 현실과 물리적으로 지속적인 가상공간과의 융합으로 만들어지는 공유 공간을 의미하는 것으로 정립되고 있다. 가상공간이기 때문에 확장성에서 제한이 없다. 우주에 가까운 무한영역이 존재하기 때문에 우주(universe)라는 말에서 이름을 따온 것이 적절하다 하겠다.


신기술을 대중화시키기 위해서는 생태계를 만들어 줄 얼리 어댑터(early adopter)가 필요하지만, 메타버스에서는 AI 아바타가 그 역할을 대신해줄 수도 있다. 현실 세계에서는 사람이 물리적으로 하나의 공간에서만 존재할 수 있지만 메타버스에서는 다중 평행 우주론처럼 한 사람이 동시에 여러 가상 공간 내에 존재할 수 있다. 즉, 실제 현실 세계 사용자의 행동 패턴을 분석하고 학습시켜서 생성한 AI 아바타를 여러 가상 공간 속에 복제하는 것이다.


이러한 메타버스를 구현하기 위해서는 초거대 인공지능이 필요하지만 존 폰 노이만(John Von Neumann)이 1945년에 제시하여 현재까지 사용되고 있는 컴퓨터 구조론은 프로세서와 메모리 사이의 병목 현상 때문에 도전받고 있다.






폰 노이만의 컴퓨터 구조론에 대한 새로운 도전으로 PIM(Processing In Memory) 기술이 개발되고 있다. 삼성전자는 PIM에 대해 여러 건의 논문과 특허를 출원하고 있다. 2020년에 출원하여 이듬해 공개된 '다중 이미지의 비젼 추론을 위한 배치 크기 파이프라인 PIM 가속기'라는 이름의 특허 출원(공개번호 10-2021-0053175)은 NPU를 위해 PIM을 활용하고자 하는 것으로 전통적인 폰 노이만의 컴퓨터 구조에 대한 새로운 도전으로 이해될 수 있다.

SK하이닉스도 마찬가지로 얼마 전 PIM 개발 성공을 언론에 공개하며 AI에 활용할 것이라고 밝혔다. 이처럼 PIM 기술은 잘 학습된 AI의 지능에 해당하는 고유 가중치 값이 한번 정해지면 그 뒤로는 잦은 변경이 일어나지 않는 특성을 활용하여 그 가중치 값을 저장하고 있는 메모리 내에서 연산까지 한 번에 수행하는 개념이다. 메모리 내에서 연산까지 수행되므로 병목 현상이 발생하지 않는다.


전통적인 PC시장에서는 국내 기업들이 비메모리 분야로 진출하기에 높은 장벽이 존재했다면 AI 시장에서는 그 장벽을 허물기가 수월해진 것이다. 당장 대기업 삼성전자 또는 SK하이닉스가 그 장벽을 허무는 싸움을 하기 곤란하다면, 대안으로 PIM 기술에 대한 지식재산권(IP)을 국내 스타트업에게 라이센싱하여 여러 동맹군을 확보하는 전략도 대안이 될 수 있다.


더구나 파운드리 시장을 더 키울 수 있고 반도체산업이 새로운 생태계를 완벽하게 만들어낼 수 있다. 균형 잡히고 경쟁력 있는 반도체 생태계 조성을 위하여 국내 기업들의 동맹 강화 분위기를 조성해줄 정부 당국의 관심이 필요하다.


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