[논문]Fabless 산업과 반도체 산업의 도약

송용호

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제안 방법

실제 초기 AlphaGo 시스템을 구현하기 위해 1202개의 CPU와 176개의 GPU가 사용되었다. 이후 인공지능 연산에 특화된 Tensor Processing Unit을 개발하여 시스템에 적용하였다. 특화 프로세서를 적용할 경우 단위 전력당 연산능력을 극대화시킬 수 있는 장점이 존재한다.
칩리스는 시스템반도체의 핵심구성 요소인 IP(Intellectual Property) 개발을 담당하며, ARM, Synopsys 등이 대표적 칩리스 기업이라고 볼 수 있다. 팹리스는 필요 IP들을 이용하여 SoC를 설계한다. 퀄컴, 브로드컴 등 파운드리를 보유하고 있지 않은 다수의 반도체 기업이 이 범주에 포함된다.

대상 데이터

이러한 서비스를 구현하기 위한 대용량의 데이터 처리가 가능한 고성능 시스템이 필요하다. 실제 초기 AlphaGo 시스템을 구현하기 위해 1202개의 CPU와 176개의 GPU가 사용되었다. 이후 인공지능 연산에 특화된 Tensor Processing Unit을 개발하여 시스템에 적용하였다.

성능/효과

둘째, 저전력 소비에 대한 수요 증가이다. 반도체의 집적도 증가와 다기능 구현으로 인하여 소비 전력이 증가하고 있다.
핵심 설계기술의 성공적 개발을 토대로 삼성전자와 SK하이닉스는 매출기준 세계 반도체 기업 중 2위와 6위를 각각 차지하고 있다. 둘째는 메모리반도체 분야에 비해 시스템반도체 분야의 경쟁력은 매우 취약하다는 것이다. 특히 중소중견 팹리스 기업의 존재감이 미미하다.
셋째, 연결성에 대한 수요 증가이다. 기존의 스마트 제품과 더불어 IoT/웨어러블 제품도 상호 연결성에 대한 수요와 서비스가 증가하고 있다.
그리고, SoC 설계 전문회사인 팹리스 기업이나 IP개발 전문회사인 칩리스 기업의 높은 성장세가 지속되고 있다. 시스템반도체 제품의 설계복잡도 향상으로 인하여 이들 기업의 역할을 더욱 커질 것으로 예상되며, 향후 연평균 17% 이상의 성장을 보일 것으로 예상된다.
첫째, 반도체 제조공정의 미세화에 따른 집적도 향상이다. 이는 곧 반도체 제품의 대용량화 다기능화와 연결될 수 있다.

후속연구

4차 산업혁명을 ‘디지털 혁명에 기반하여 물리적 공간, 디지털적 공간, 생물학적 공간의 경계가 희석되는 기술융합의 시대’로 정의하고 있고, 산업 구조 및 시장 경제에 큰 영향을 미칠 것으로 예상한다. 과거와 달리 4차 산업혁명을 기존과 명확하게 구분할 수 있는 지표가 정의되지 않아 그 경계가 모호할 수 있으나, 소형화, 저전력화, 다연결화, 지능화, 고성능화 등을 기반으로 기존 제품의 부가가치를 크게 향상시키거나, 혹은 신규 제품 개발을 통한 고부가가치 실현이 가능할 것으로 예상된다.
단순히 동영상 컨텐츠 용량 증가만 감안하더라도 DRAM 및 낸드 플래시 메모리 등 메모리반도체의 수요가 증가될 것으로 보인다. 이와 더불어 대용량의 멀티미디어 데이터를 가상현실 단말에 전달하기 위해서는 1Gbps급 이상의 성능을 지원하는 5G 및 WiFi 네트워크 기술이 필요하며, 대용량 가상현실 데이터 처리를 위해서는 멀티코어 프로세서와 더불어 고속 영상처리용 반도체 제품의 수요가 증가할 것으로 보인다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

시스템반도체란?

반도체 제품은 크게 메모리반도체, 시스템반도체, 광개별소자로 나뉜다. 메모리반도체는 DRAM, 낸드 플래시 등 데이터 저장에 사용되는 전자 부품이며, 시스템반도체는 AP, MCU, PMIC, MODEM 등 시스템에서 연산과 제어 기능을 담당하는 전자 부품이다. 또한 광개별소자는 optics, discrete, 센서 등과 같은 소자형 부품이다.

반도체 제품 크게 어떻게 나뉘나?

반도체 제품은 크게 메모리반도체, 시스템반도체, 광개별소자로 나뉜다. 메모리반도체는 DRAM, 낸드 플래시 등 데이터 저장에 사용되는 전자 부품이며, 시스템반도체는 AP, MCU, PMIC, MODEM 등 시스템에서 연산과 제어 기능을 담당하는 전자 부품이다.

현재 우리나라의 반도체산업의 성과 지속을 낙관하기 어려운 이유는?

하지만, 향후 이러한 성과 지속을 낙관하기 어려운 상황이다. 글로벌 반도체시장의 경쟁 심화, 중국의 대규모 투자를 통한 거센 추격, 국내 시스템반도체의 경쟁력 약화, 핵심 R&D 인력부족 등이 그 원인이다. 특히, 세계 반도체 생산 2위국이라는 사실이 오히려 반도체 산업에 대한 정부 R&D 투자 축소로 이어지게 되었고, 더불어 고급 인력양성 프로그램의 위축으로 미래반도체 R&D 역량이 우려되고 있는 현실이다.

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