□ (AI 반도체 시장 전망) ’25년에 711억 달러 규모로 성장

○ 시장조사기관 가트너에 따르면 AI 반도체 시장은 ’21년에 343억 달러, ’25년 711억 달러(약 90조 원)에 달하고 ’30년에는 시스템반도체 시장의 31.3% 점유할 전망

- AI에 사용하는 반도체 중 범용성이 높은 CPU, GPU 시장은 기술 성숙 단계에 접어들었고 최적화된 저전력, 고효율의 ASIC 중심으로 시장 성장 중

- 향후 AI 반도체는 데이터센터 등 고성능 서버에 활용 가능한 반도체에서 자동차, 스마트폰 등에 탑재되는 디바이스용으로, 학습용에서 추론용으로 시장 비중이 확대 예상

- 초기에는 머신러닝 학습 목적의 ‘학습용’ 수요가 높지만 장기적으로는 학습 데이터를 기반으로 AI 서비스를 구현하는 ‘추론용’ 수요 증가 예상

- AI 반도체 시장을 선점하기 위해 전통의 반도체 기업 퀼컴･인텔･엔비디아는 물론, SKT･구글･아마존･애플･테슬라 등 글로벌 빅테크 기업도 기술개발에 속속 진출

- 최근 시스템반도체 공략에 속도내는 인텔, 첫 국산 AI 반도체 ‘사피온 X220’ 출시로 주목받은 SKT가 후속 제품과 계획을 공개하는 등 기술경쟁 활기

□ (인텔) AI 반도체 ‘가우디(Gaudi)2’ 선보이며 엔비디아에 도전장

○ 기술 발전과 차기 전략을 공개하는 인텔 비전 컨퍼런스(Intel Vision Conference, 5.10)’에서 하나랩스*가 AI 학습용 프로세서 ‘가우디2’와 추론용 프로세서 ‘그레코’ 공개

  * 인텔이 ’19년 약 20억 달러에 인수한 이스라엘 스타트업

- 가우디2 프로세서와 그레코 프로세서는 AI 딥러닝 처리 역량을 대폭 개선했으며 데이터 센터 컴퓨터 비전, 자연어 애플리케이션을 위한 고성능 모델 학습과 추론에 활용

- 전작 가우디1은 16나노 공정 기반, 가우디2는 7나노 공정 기반으로 향상되었으며 매트릭스 곱셈 엔진(MME)과 텐서 프로세서 코어 컴퓨팅 엔진에 FP8(새로운 텐서 처리 형식) 도입

- 텐서 프로세서 코어는 종전 8개에서 24개로 증가, 메모리는 기존 32GB에서 96GB HBM2E로 3배 증가한 2.45TB/초 대역폭의 인패키지 메모리 용량 제공

- ‘엔비디아 A100’ 제품 대비 2배 높은 자연어처리(NLP) 학습 성능을 제공한다고 설명

- 가우디2는 점점 더 크고 복잡해지는 딥러닝 워크로드를 빠르고 효율적으로 훈련하는 데 도움이 될 수 있으며 그레코 프로세서가 가져올 추론 효율성도 기대

□  (SKT) 사피온* X220 상용화 속도 내며 ’23년 신제품 출시 채비

  * ’22.1.4일 SKT에서 분사한 AI 반도체 사업 전담 계열사(미국법인은 SAPEON Inc./한국법인은 SAPEON Korea)이자 AI 반도체 제품명

○ ’20년 11월 ‘사피온 X220’을 공개하며 AI 반도체 시장 진출 포문을 연 데 이어 ’23년 초에는 사피온 X330, 사피온 X340, 사피온 X350 등 3종의 차세대 버전을 출시할 계획

- 기존 X220은 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속･저전력으로 실행하는 국내 최초의 데이터센터용 비메모리 AI 반도체

- 엔비디아 GPU T4와 비교해 딥러닝 연산속도가 1.5배 빠르고 전력 사용량은 80% 줄여 성능을 최대한 끌어 올리면서도 가격은 절반 수준

- 후속 제품인 X330, X340, X350 역시 데이터센터용 활용에 중점을 두면서 자동차, 보안, 미디어, 스마트팩토리 등 사용처를 확대하기 위해 제품 크기와 구조에서 다소 차이를 둘 전망

- 추론에 최적화 되어있는 X220 성능을 유지하면서 실시간 학습 기능까지 더해져 엔비디아 T4는 물론 A100(데이터센터 플랫폼 엔진)에 버금가는 경쟁력을 갖춘다는 목표

  ※ 구글의 AI 반도체 ‘TPU(텐서플로유닛)’가 1세대에서 2세대로 넘어가면서 추론에서 추론･학습을 모두 지원하도록 강화된 것과 유사한 행보

- 나아가 2025년에는 모회사 SK하이닉스와 협력한 사피온 X430을 선보일 예정

- 사피온 X430은 더 강화된 AI 추론･학습 성능에 SK하이닉스가 개발한 차세대 적층형 메모리 ‘HBM3’을 적용한다는 구상

- 한정된 공간에 더 많은 메모리 코어를 집적함으로써 AI가 한 번에 처리할 수 있는 데이터량을 크게 확대할 수 있을 것으로 기대

- 향후 차세대 AI 반도체 성능을 300 TOPS(Tera Operations Per Second)로 기존대비 3배 이상 향상시키고 전력소모량(TDP)을 70W 수준으로 유지한다는 목표. 운영할 수 있는 AI 모델의 규모도 500MB급에서 10GB급으로 20배 확대

- 사피온은 NPU(Neural Processing Unit) 분야 선두, 팹리스 강자로 성장해 나가고 이를 기반으로 SKT는 AI 반도체 칩 기반 하드웨어부터 AI 알고리즘, API(응용 프로그램 인터페이스) 등 소프트웨어까지 AI 서비스 제공에 필요한 통합 솔루션을 제공하는 ‘AIaaS(AI as a Service, 서비스형 AI)’ 전략을 통해 글로벌 시장 주도권을 확보한다는 포부

 □ 사피온, 미국 디지털 방송 시장 공략하며 AI 반도체 상용화 속도

○ ’21년 6월 NHN이 AI 사업에 사피온 X220을 시범 적용해 기술실증을 진행하고 있는 가운데, 미국 최대 방송사 캐스트닷에라(CAST.ERA)가 ATSC3.0 디지털 TV 방송 장비에 ‘사피온 X220’을 적용(4.28)하며 상용화 속도

- 사피온과 캐스트닷에라는 세계 최대 규모 방송장비 전시회 ‘국제방송장비전시회(NAB) 2022(4.23∼4.27)’에서 사피온 X220을 탑재한 ATSC 3.0 기반 방송 장비 시연

- 캐스트닷에라의 AI 업스케일러에 사피온 X220을 적용해 고성능･저전력 인공지능 연산을 기반으로 방송 영상 해상도를 FHD(Full HD)에서 고품질의 UHD(Ultra HD)로 실시간 업그레이드하며 고품질 

   방송 영상을 만들어내는 작업

- 저전력, 고성능으로 대규모 연산을 처리해 실시간 방송 업스케일링에서 사피온은 동급 GPU대비 3.5배의 전력 효율성 달성

- 사피온은 미국 내 방송 장비 시장 공략을 위한 교두보를 확보한 데 의의가 있으며 글로벌 방송 환경의 변화에 맞춰 최적의 AI 반도체를 공급할 수 있도록 지속적인 연구개발을 진행할 계획

□ 우리 정부는 ‘AI 반도체 산업 성장 지원대책’ 마련 계획

○ AI 반도체 기술혁신과 산업 성장을 전폭적으로 지원하기 위해 산업현장의 의견을 반영하여 6월중 ‘인공지능(AI) 반도체 산업 성장 지원대책’ 발표 예정(과기정통부, 5.24)

- AI 반도체 분야 산･학･연 협력을 강화하여 기술개발･고급인력양성･산업성장의 선순환 생태계를 만들어 나갈 수 있도록 지원한다는 방침

- 초격차 기술 확보 및 산업 확산을 통해 AI 반도체를 우리나라 반도체 산업의 차세대 성장동력으로 육성하겠다는 의지

- 아울러 AI 반도체 뿐만 아니라 인공지능･5세대통신(5G)･우주･양자･바이오 등 전략기술 분야별로 다양한 산업･연구 현장방문을 통해 민간의 성장과 발전 지원 방안도 모색