[IT Insight #2] AI 시대 반도체의 진화

안녕하세요, ITS 30기 김주찬입니다.

오늘은 최근 각광받는 AI와 뗄 수 없는 반도체 시장에 관한 전반적인 이해와 최신 동향에 대해 전해드리고자 합니다.

1. 컴퓨터 : 전기 신호에서 논리까지

어느덧 컴퓨터와 가까워진 우리의 일상은 컴퓨터가 대신 처리해주는 영역이 확대되며 0과 1인 전기신호를 “논리회로”를 통해, 마치 인간이 생각하듯이, 정보를 처리합니다. 이러한 “논리”를 PU내 ALU로부터 연산하고, 이를 실제로 구현하고자 물리화 한 진공관에서 트랜지스터까지의 발전은 컴퓨터 부품의 역할을 구분하며, 컴퓨터의 시대로 나아갔습니다.

2. 반도체, 그리고 생태계

현 시점 우리는 특정 기능을 설계하는 IP 기업, 실제 칩을 설계하는 Fabless, 그리고 이를 정밀하게 생산하는 Foundry와 Memory 기업의 유기적인 생태계 위에 쌓아 올린 반도체 위에 살아가고 있습니다. 각 기업마다 전문영역을 통한 경쟁력과, 분업 구조를 통한 효율성을 확보하여, 무어의 법칙(Moore’s Law)을 넘어선 성장을 위해 달려나가고 있습니다.

또한, 반도체의 경쟁이 펼쳐지는 나노미터의 세계는 ASML의 어께 위에서 나타납니다. 타의 추종을 불허하는 기술력을 증명하듯, 강한 유대관계를 가진 ‘Zeiss’와 ‘ASML’은 EUV 장비 시장의 점유율 100%를 보여줍니다.

3. AI의 발전, 그리고 요구

어느덧 발전해가는 AI 기술은 우리에게

1. AI 모델을 빠르게 처리할 수 있는 연산력과

2. 연산 과정 중 나타나는 발열을 잡기위한 에너지 관리,

3. 그리고 이러한 PU의 성능을 뒷받침해 줄 메모리 대역폭을 요구하고 있습니다.

4. AI의 요구, 그리고 시장의 답변

그리고 시장은

필요한 연산력과 에너지를 관리하기 위해 트랜스포머의 구성을 변경하여 우리가 목적하는 모델을 보다 효과적으로 구동하여 더 나은 성능을 끌어내는 ASIC의 움직임을,

평면의 한계를 넘어서고자 구조를 변경하는 GAA, BSPDN, Chiplet & Advanced Packaging을

대역폭을 확보하기 위한 HBM, PIM, Hybrid Bonding, CXL을 제시하며 AI의 요구에 답하고 있습니다.

5. 시장의 견고한 성벽, NVIDIA와 CUDA

6. 마치며: 반도체와 시장

지능의 임계는 물리적 설계가 결정하고, 시장은 문법이 이끕니다. ASIC, GAA, HBM과 같은 반도체의 혁신과, CUDA가 구축한 견고한 소프트웨어 생태계가 맞물려 돌아가는 지금, 인류의 아성을 위협하는 AI의 발전 속에서 우리가 주목해야 할 것은 기술 그 이상, 각 기업이 독보적인 차이를 바탕으로 발전해 나가듯이, 기술과 비즈니스의 언어를 동시에 읽어내어 우리가 나아갈 방향을 찾을 수 있는 전략적 통찰력일 것입니다.