AI 반도체 산업 현황

2016년 3월 알파고(AI 프로그램)와 인간의 바둑 대결 이후, AI 반도체는 스마트폰, 가전, 자동차 등 여러 가지 전자기기를 통해 생활 속에 깊이 자리 잡고 있다. 이러한 AI 반도체는 몇 년 전까지만 해도 비교적 적은 시장규모를 가지고 있었으나, 향후 5년간 폭발적인 성장세가 예상된다.

 

AI 반도체는 스마트폰과 컴퓨터 관련 응용 분야에서 빠르게 적용되고 있으며 앞으로 많은 응용 분야에서의 활용이 예상된다. 특히, 스마트폰의 경우 AI 반도체를 활용한 다양한 응용 분야의 확대로 ‘21년도 기준 60%가 넘는 시장 점유율을 보이고 있다.

 

시장 조사 전문기관인 Gartner에 따르면 ‘21년 AI 반도 시장규모는 약 347억 달러 규모이며, ’26년에는 860억 달러 규모로 연평균 20% 가까이 성장할 것으로 전망했다.

 

AI 반도체는 스마트폰과 컴퓨터 및 서버를 중심으로 한 응용 분야가 전체 시장의 약 80%를 차지할 것으로 내다봤다.

 

AI 반도체는 응용 분야에 맞춰 다양한 프로세서가 사용되고 그래픽 프로세서 형태와 집적회로(IC) 형태의 프로세서, 개별소자(Discrete) 형태의 프로세서가 가장 많이 사용 될 것으로 전망된다. 또한, AI 반도체 중 범용성이 높은 CPU, GPU 등의 시장은 기술 성숙단계에 있고, NPU 등 응용 분야별 최적화된 시장이 성장하고 있다.

 

AI 반도체가 다양한 응용 분야와 접목되면서 미래 IT산업의 패러다임을 바꿀 핵심기술로 주목받으면서 시장 및 산업 내에서 큰 주목을 받고 있다. AI 반도체 시장을 선점하기 위해 인텔, 퀄컴, 엔비디아, 삼성전자, SK하이닉스 등 토종 반도체 기업뿐만 아니라 Google, 아마존, 테슬라 등 빅테크 기업까지 경쟁에 참여하면서 AI 반도체 시장의 경쟁이 고조되고 있다. 빅테크 기업이 AI 반도체 시장에 직접 뛰어드는 것은 자사의 Application에 맞춤형 AI 반도체를 개발하고 서비스하여 시장을 주도하기 위한 것으로 분석된다.

 

AI 반도체는 스마트폰, 데이터센터, 자동차, IoT 가전, 산업용 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 스마트폰은 우리가 가장 자주 그리고 많이 사용하는 전자기기이다. 스마트폰 내에는 각종 정보를 처리하고 연산하는 반도체인 어플리케이션 프로세서(AP)가 있다. AP 내에는 스마트폰에 있는 이미지 센서를 비롯해 여러 가지 센서를 통해서 획득한 정보를 처리하고 분석하고 판단하는 AI 반도체가 내장되어 있다. CPU, GPU와 NPU 라고 하는 프로세서가 AI 기능을 담당한다. AI의 활용도가 점차 커질 것이고 스마트폰 제조사들은 첨단 반도체 제조공정을 이용하여 더 많은 NPU 칩을 내장하고 AI 기능을 강화할 것으로 예상된다.

 

 

AI 반도체는 데이터센터용 서버에도 많이 사용되고 있다. 우리는 클라우드 서비스 기반의 다양한 OTT 서비스를 이용하고 있다. 인터넷을 통해 방송 프로그램, 영화, 교육 등 각종 미디어 콘텐츠를 이용하고 있는데, 이것을 가능하게 하는 것이 데이터센터이다. 데이터센터를 구성하는 전자부품 중 다양한 사물 정보 인지, 판단, 추론을 통해 정보를 습득하고 분석하고 판단하는 기능을 하는 것이 AI 반도체이다. 최근 코로나19로 비대면 교육, 회의가 늘어나고 온라인 교육이 증가함에 따라 데이터센터 구축이 늘어나는 추세이다. 데이터센터에 사용되는 AI 반도체는 AI 기능을 구현하는 방법에 따라 다양하다. GPU, TPU 등 빠르게 AI 기능을 수행하기 위해 맞춤형 AI 반도체가 활용되고 있다. Google, 엔비디아, AMD가 대표적인 기업이고, 국내에서도 SKT, 퓨리오사ai, 리벨리온 등 다양한 기업들이 데이터 센터용 AI 반도체를 개발하고 있다.

 

 

 

AI 반도체는 향후 자동차에서도 활용될 것이다. 자율주행 자동차를 완성하기 위해서는 AI 반도체 기술은 필수이다. 우리의 눈은 다양한 정보를 습득하여 뇌에 전달하고 뇌는 빠른 명령을 통해 자동차를 제어한다. 자동차가 자율주행을 하기 위해서는 인간의 뇌와 같은 AI 반도체가 필요하다. 자동차는 움직이는 교통수단이며 안정성이 매우 중요한 이동 수단이다. 따라서, 스마트폰, 모바일, IoT･가전 등 다른 응용 분야와는 달리 매우 정교하고 정밀하며 안전성이 검증된 AI 반도체가 요구된다. 자동차용 AI 반도체는 자동차 내에서의 인지, 제어, 판단뿐만 아니라 중앙의 데이터센터와의 여러 가지 정보를 통신하는 역할까지 제어해야 한다. AI 반도체는 현재 GPU 형태가 가장 많이 활용되고 있으나, 테슬라를 중심으로 완성차 기업들이 직접 반도체를 개발하고 내재화하고 있기 때문에 자사의 자동차에 특화된 AI 반도체가 다양하게 출시될 것으로 예상된다. 자동차에는 자체를 제어하는 용도의 AI 반도체뿐만 아니라, 인포테인먼트(네비게이션, 음악, 라디오)용 AP도 AI 반도체 기능이 추가되고 있다. 또한, 각종 센서를 통해 습득한 이미지를 처리하는 프로세서(DSP)에도 AI 반도체 기능이 추가되고 있다.

 

 

 

AI 반도체 시장은 현재 미국 기업이 시장을 주도하고 있으나, 국내에서도 다수의 기업이 도전장을 내고 있어 기대가 크다. AI 반도체 시장은 통신, 컴퓨터 및 서버, 자동차를 중심으로 시장이 성장할 것으로 예상된다. 통신용 AI 반도체는 스마트폰 응용분야를 중심으로 애플(美), 퀄컴(美), 미디어텍(臺), 화웨이(中), 삼성전자 등 AP에 NPU을 탑재해 AI 반도체를 구현하고 있다. 서버용 AI 반도체의 경우 Google(美), MS(美), IBM(美), 앤비디아(美) 등의 미국 기업이 시장을 주도하고 있고, 국내에서는 퓨리오사ai, 리벨리온 등 다수의 국내기업이 기술을 개발하고 있다. 자동차용 AI 반도체는 엔비디아(美), 모빌아이(인텔, 美), 테슬라(美) 등이 초기 시장을 주도하고 있으며, 국내에는 삼성전자를 비롯해 텔레칩스, 넥스트칩, 딥엑스, 모빌린트 등 다수의 기업이 사업을 영위하고 있다.

 

 

AI 반도체는 가정에서도 다양하게 활용될 것으로 예상된다. 음성인식 기반의 여러 가지 서비스, 로봇청소기, 지능형 CCTV 등 다양한 AI 반도체 기술이 가전제품과 결합하여 우리의 삶을 더 스마트하게 변화시킬 것이다. 다양한 소비가전 플랫폼을 중심으로 AI 반도체가 적용 및 확대 되는 추세이고, 스마트폰과 연동되어 인간의 삶을 더 편리하게 하는데 도움을 줄 것이다. 뿐만 아니라, 산업용 로봇, 의료기기, 교통, 자동화 검사 등 여러 가지 산업에 다양하게 활용될 예정이다.

 

 

출처: AI 반도체 표준화 보고서

 

뜨리스땅

 

 

https://tristanchoi.tistory.com/489

AI 반도체의 정의 및 발전 전망