AI 시대를 이끄는 반도체의 힘 “반도체 없이는 AI도 없다” 생성형 AI, 온디바이스 AI, AIoT 시장의 대변혁! ★★★ 허염 실리콘마이터스 회장, 이금룡 코글로닷컴 회장, 백준호 퓨리오사AI 대표 강력 추천! 한국공학한림원 2024년 공학기술도서 발간지원사업 선정작 AI 시대가 열렸다. 2016년 알파고, 2022년 챗GPT가 AI 시대를 열 수 있었던 것은 모두 반도체의 힘이었다. 팬데믹을 거치면서 세계는 반도체 공급망의 중요성을 알게 되었고, 미중 반도체 패권전쟁은 AI가 촉발한 시장 격변에 맞물려서 더욱 격화되고, 경쟁은 AI 반도체 전쟁으로 옮겨가고 있는 양상이다. 앞으로 필요한 기술은 단연 AI이다. 따라서 AI 기술 트렌드 변화를 놓치지 않고, 주요 미래 기술들에 대해 알아야 하며, 앞으로 어떠한 변화가 오게 될지 잘 파악하는 것이 매우 중요하다. 또한 산업간 경계가 무너지고 있는 상황에서 AI가 다른 산업에 어떻게 활용될지 이해하는 것이 필요하다. 책 《AI 반도체 전쟁》의 저자는 삼성전자에서 31년간 시스템반도체 개발, 이동통신 소프트웨어 개발, 갤럭시 제품 개발에 참여했고, 이후 성균관대학교에서 10년 넘게 학생들을 가르친 뒤, 현재는 가천대학교에서 반도체 인재 양성을 이어가고 있는 김용석 교수다. 이론과 실무를 모두 겸비한 시스템반도체 전문가인 그가 쉽고 명쾌하게 AI 반도체의 개념과 응용 산업에 대해 정리해 담았다. 책은 크게 세 부분으로 나누어져 있다. 1장에서는 반도체란 무엇인지, 시스템반도체의 중요성 등 반도체 관련하여 다룬다. 2장에서는 AI 발전 역사, AI 반도체가 무엇이며, AI 맞춤형 메모리인 HBM(고대역폭 메모리)을 비롯해 AI가 만들어 낸 메모리들을 설명한다. 또한 AI가 촉발한 미중 반도체 경쟁 이야기도 함께 한다. 3장에서는 AI 반도체가 만들어 내는 다양한 응용 산업 분야에 관해 설명한다. AI 기술의 발전은 AI 반도체의 수요를 증가시키고, AI 반도체의 발전은 다양한 분야의 AI 산업으로 확대된다. 스마트폰뿐 아니라 가전, 자동차, 드론 제품이나 공장, 도시, 의료기기, 국방 등 전 산업의 AI화 속도가 빠르게 진행될 것이다. 또한 금융, 법률, 교육, 마케팅, 영업, 콘텐츠 제작, 디자인, 게임 개발 등에서도 AI 활용이 늘어날 것이다. AI 시대의 새로운 시작은 우리에게는 기회이다. 우리는 강점인 제조업이 있고, AI 반도체를 활용할 시장도 있기 때문이다. 신제조업 경쟁에서 AI 반도체를 선점해야 우위를 점할 수 있다고 저자는 역설한다. 책 《AI 반도체 전쟁》을 통해 독자는 AI가 결코 거품이 아니며, 우리 삶에 얼마나 다양하게 활용될지 구체적으로 알게 되고, AI 반도체를 통해 어떤 산업과 비즈니스에 거대한 기회가 열릴지 새롭게 발견할 수 있을 것이다. 반도체를 둘러싼 각국의 기술, 돈, 인재 경쟁 진짜 전쟁이다 강대국들의 반도체 패권 다툼이 격화되고 있다. 반도체가 ‘전략물자’로 급부상하며 기업 간 경쟁에서 국가 대항전으로 성격이 달라졌다. 반도체가 경제뿐 아니라 세계 정치 질서에 영향을 끼칠 수 있고, 나아가 국가 존망까지 가를 수 있다는 점에서 전 세계가 사활을 걸었다. 반도체 산업은 4차 산업혁명의 핵심으로 AI, 빅데이터, 6G, 로봇, 항공우주, 양자컴퓨터를 포함한 슈퍼컴퓨터 활용 및 대륙간 탄도 미사일 등 방위산업의 근간이다. 반도체 기반의 첨단 기술은 민·군 모두 중요하며, 경제와 국가 안보에 큰 영향을 미친다. 이런 이유로 미중 반도체 패권 경쟁은 시간이 갈수록 격해질 것이다. 반도체 산업은 그동안 세계화에 맞추어서 철저한 분업화가 이루어졌지만, 이제 미국은 자국 내 반도체 직접 생산을 통한 글로벌 반도체 공급망의 새로운 질서를 주도하고 있다. 미국은 칩스법(반도체 산업 육성법)과 칩4 동맹(미국, 한국, 일본, 대만)으로 중국에 대응한다. 이 방안은 미국에 반도체 공장을 충분히 지어서 미국의 제조 역량을 구축하는데 목적이 있으며, 중국이 10나노 아래 초미세공정 기술 개발을 하지 못하도록 견제하고 있다. 그러나 중국도 만만치 않다. 중국은 미국의 제재를 피해서 구형 공정(레거시) 장비에 투자하고 있는데, 실제로 많은 성과를 내고 있다. 실제 반도체 산업에서 10나노 아래의 하이테크 공정을 사용하는 비중은 크지 않기 때문이다. 중국 1위, 세계 5위 파운드리 기업인 SMIC는 2023년에 7나노 첨단 공정으로 만든 반도체를 화웨이에 공급했다. 현재 최신 아이폰이나 갤럭시 같은 최신 스마트폰에 탑재된 3~4나노 칩보다는 떨어지지만, 미국의 전방위적 압박 속에서도 기술 진보를 이룬 것이다. 또한 중국은 시스템반도체 설계에서 우리나라보다 훨씬 우위에 있다. 미국과의 반도체 패권 경쟁을 목적으로 별도의 반도체 펀드를 마련하고 있으며, 세 번째로 조성된 이번 펀드는 사상 최대 규모다. 중국도 앞으로 AI 반도체 개발에 많은 투자를 할 것으로 예상된다. 향후 미국의 대중 규제는 전선이 넓어지면서 더욱 강화될 가능성이 크지만, 중국은 중국 정부의 강력한 지원 하에 반도체 국산화 전략이 지속될 것이다. 특히 장비·소재 분야에 대한 투자가 공격적으로 이뤄질 것으로 보인다. 이로 인해 한국에 미칠 영향은 매우 크다. 파운드리, 낸드플래시, D램, 화합물 반도체 등 모든 분야에서 한국 기업과 경쟁이 심화할 것으로 보인다. 우리도 정부와 기업이 긴밀히 협조하여, 중국이 우리에게 미치는 영향을 예의 주시하고 종합적인 대책 마련이 시급하다. 시장 전환을 이끄는 게임 체인저 왜 AI 반도체가 중요한가? 반도체는 흔히 ‘산업의 쌀’로 비유된다. 산업에서도 사람의 생명을 지키는 쌀 만큼이나 반도체의 중요성이 크기 때문이다. 컴퓨터, TV, 냉장고 등 대부분의 가전제품은 물론이고 자동차, 항공기 등 운송 수단, CCTV와 신호등 및 교통 안내 시스템 등 전기·전자 제품에 사용된다. 반도체는 크게 메모리반도체와 시스템반도체(비메모리)로 나뉜다. 메모리반도체는 정보를 저장하고 기억하는 용도로 활용되며, D램과 낸드플래시 등이 이에 속한다. 시스템반도체는 데이터의 연산, 제어 등 정보처리 역할을 담당한다는 측면에서 인간의 두뇌에 해당한다고 볼 수 있는데, 컴퓨터와 스마트폰의 AP(응용프로세서), 자동차의 제어장치에 활용되는 것이 대표적이다. 스마트폰의 AP는 대표적인 시스템반도체다. AP는 CPU, GPU, NPU 등 세 가지가 기본 코어로 구성된다. CPU(중앙처리장치)는 운영체제를 실행해 웹브라우징이나 게임 등 스마트폰의 핵심 기능을 수행한다. GPU(그래픽처리장치)의 역할은 그래픽과 영상 데이터를 화면에 표시해 주거나 게임의 3D 그래픽을 처리하는 것이다. NPU(신경망처리장치)는 인공지능 전용 코어로, 인공지능의 알고리즘을 효율적으로 처리해 내며, 대용량 정보의 동시다발적 연산이 가능하다. AI가 가능하게 된 것은 AI 반도체 덕분이다. AI는 수많은 데이터를 학습하고 이를 통해 추론한 결과를 도출하는데, 학습 데이터를 단시간에 받아들이고 처리 연산에 최적화된 역할을 하는 것이 바로 ‘AI 반도체’다. 인간의 뇌를 모방한 AI 기술은 1960년대부터 연구된 분야였지만, 오랜 시간 침체기를 겪었다. 그러나 이후 학습에 필요한 많은 계산량을 GPU 반도체로 해결하면서 딥러닝 기반 AI 기술이 사업에 활용되기 시작했다. 반도체 기술의 발전 덕분에 학습과 추론의 복잡한 연산이 가능해지면서 생긴 변화이다. AI가 똑똑해지려면 방대한 양의 데이터를 학습해야 하므로 많은 연산량과 고속 데이터 처리 속도가 필수적이다. 그래서 AI의 성능이 향상될수록 기존 반도체의 성능과 연산 방식을 뛰어넘는 반도체가 필요하다. 반대로 말하면, 반도체 기술과 산업의 발전 없이는 향후 AI 발전도 없다는 의미다. 현재 챗GPT 등 생성형 AI 열풍으로 딥러닝 기반 클라우드 서버 중심의 고성능 GPU 반도체 사용이