고효율 인공지능(AI) 반도체 개발

국내 연구진이 고성능 서버와 IoT(사물인터넷) 등에 적용할 수 있는 고효율 인공지능(AI) 반도체를 개발했다.

7일 과학기술정보통신부는 한국전자통신연구원(ETRI)과 SK텔레콤 등 국내 연구진이 신경망처리장치(NPU) 기반의 AI 반도체를 개발했다고 밝혔다.

NPU는 뇌의 신경망을 모방해 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 AI 프로세서로, AI 알고리즘 연산에 최적화돼 있다.

AI 반도체는 낮은 전력으로 대규모 데이터를 빠르게 처리하는 반도체로, 미래 AI 산업의 경쟁력을 좌우하는 차세대 핵심기술로 꼽힌다.

특히 AI 반도체 산업은 전문적 설계 역량과 지식재산(IP) 중심의 기술집약적 산업으로, 현재 지배적인 강자가 없어 초기시장 선점을 위한 기술혁신이 요구되는 상황이다.

과기정통부는 2016년부터 국내 기업과 ETRI 등이 참여하는 국가 연구개발사업을 통해 AI 반도체 개발을 추진해왔다.

이번에 개발한 AI 반도체는 ▲ 서버용 초저전력 AI 반도체 ▲ 모바일·IoT(사물인터넷) 디바이스용 시각지능 AI 반도체 등이다.

서버용 초저전력 AI 반도체는 AI 응용 서비스를 제공하는 클라우드 데이터센터 등 고성능 서버에 활용 가능한 반도체로, ETRI와 SK텔레콤이 개발에 참여했다.

연구진은 전력 소모와 제작 비용 등 실용성을 고려해 칩의 크기를 최소화하면서도 AI 연산에 최적화된 설계 기술을 적용, 높은 연산능력과 전력효율을 구현했다.

또 동전 크기(17mm x 23mm)의 작은 면적에 1만6천384개에 달하는 다수의 연산장치(Core)를 집적해 성능을 극대화하고, 각 연산장치의 전원을 동작·차단할 수 있는 소프트웨어 기술을 적용해 전력 소모를 최소화했다.

이를 통해 초당 40조번(40TFLOPS)의 데이터 처리가 가능하고 15∼40W 수준의 낮은 전력을 소모한다.

과기정통부는 클라우드 데이터센터 등에 적용하면 AI 서비스의 전력효율(연산성능/소모전력)이 10배 이상 향상될 것으로 기대했다.

연구진은 올해 하반기부터 이번에 개발한 AI 반도체를 지능형 CCTV, 음성인식 등을 서비스하는 SKT 데이터센터에 적용, 실제 환경에서 실증하고 사업화를 본격화할 예정이다.

모바일·IoT 디바이스용 시각지능 AI 반도체는 사람의 시각처럼 객체를 인식하고, 지능형 CCTV·드론 등에 적용 가능한 AI 반도체로, ETRI와 전자부품연구원(KETI), 팹리스 기업 등이 개발했다.

연구진은 낮은 전력에서 높은 정확도를 갖는 고효율의 설계와 소프트웨어 기술을 적용, 다양한 모바일·IoT 디바이스가 사람 수준으로 사물을 인식할 수 있는 소형의 칩 개발에 성공했다.

특히 성인 손톱 크기의 절반 수준(5mmx5mm)으로 회로 면적을 최소화하면서도, 초당 30회의 물체 인식이 가능한 성능을 기존 반도체 대비 1/10 이하의 0.5W 전력으로 구현했다고 과기정통부는 설명했다.

연구진은 올해 하반기부터 영상 감시·정찰 분야 등의 분야에서 실증과 사업화를 추진할 계획이다.

이와 별도로 과기정통부는 연구 성과물의 기술이전, 원천 소프트웨어 배포 등을 통해 국내 AI 반도체 생태계의 활성화를 지원하는 한편 우리 기술의 국제 표준화에도 적극 대응할 계획이다.

최기영 과기정통부 장관은 "민·관 협력을 통해 'AI 반도체 발전 전략'을 수립해 AI 반도체를 미래 혁신성장 동력으로 육성하겠다"고 말했다.

그는 "올해 혁신적 설계와 저전력 신소자 등 AI 반도체 핵심기술 투자를 본격화하고, 기억·연산을 통합한 신개념 반도체 기술(PIM) 등 세계시장을 선도하는 도전적 연구를 적극 지원하겠다"고 밝혔다.

정종희 기자 jhjung2@jeonpa.co.kr