AI 연산 병목·전력 잡는다…삼성·SK 참여 'K-문샷' 반도체 위원회 출범

[경제일보] 정부가 인공지능(AI) 연산의 메모리 병목과 전력 소비 문제를 풀기 위해 반도체 소자·메모리·패키징을 연결하는 원천기술 개발을 추진한다. 삼성전자와 SK하이닉스 등 산업계가 참여하는 협의체를 통해 기술개발 우선순위를 정하고, 개별 기술을 실제 시스템에서 검증하는 실증 방안도 마련한다.

과학기술정보통신부는 14일 서울 중구 달개비에서 ‘K-문샷’ 반도체 분야 운영위원회와 기술위원회를 출범하고 기술로드맵과 향후 추진 방향을 논의한다고 밝혔다.

K-문샷은 과학기술 분야에 AI를 도입해 2030년까지 연구 생산성을 2배 높이고, 2035년까지 12대 국가 미션을 해결하는 범국가 프로젝트다. 지난 5월 미션별 총괄관리자(PD) 12명을 위촉하고 범부처 추진단을 출범시켰다. 이번 위원회는 반도체 미션의 기술 기획과 산업계 협력을 담당한다.

반도체 미션은 일상 속 기기의 성능과 전력 한계를 넘어설 차세대 원천기술 확보가 목표다. 메모리 중심 컴퓨팅을 구현하고 전력 대비 AI 연산 생산성을 높이는 방향으로 추진한다.

AI의 학습·추론 규모가 커지면서 발생하는 데이터 공급 문제가 있다. 연산장치의 처리 속도가 빨라도 메모리에서 필요한 데이터를 제때 보내지 못하면 시스템 전체의 성능이 제한된다. 메모리 병목을 줄이는 동시에 데이터 이동과 연산에 드는 전력을 낮춰야 하는 이유다.

기술개발은 극미세 반도체와 차세대 적층형 반도체를 중심으로 진행한다. 극미세 반도체는 소자와 공정의 미세화 한계를 돌파하는 것이 목적이다. 적층형 반도체는 고대역폭메모리(HBM) 등 여러 반도체 층을 연결하는 기술을 발전시켜 데이터 처리 성능을 높이는 방향이다.

HBM은 여러 D램을 수직으로 연결한 고성능 메모리다. AI 가속기에 대량의 데이터를 공급하는 데 쓰이지만, 적층 구조와 고속 연결에 맞는 전력 공급·열 관리·패키징 기술도 함께 필요하다. 칩 하나의 성능 개선과 시스템 전체의 효율 개선을 연결해야 한다는 의미다.

과기정통부는 반도체 경쟁이 단일 칩의 미세화에서 소자·공정·메모리·패키징·시스템을 통합하는 방향으로 확대되고 있다고 설명했다. 개발한 기술을 시스템 수준에서 구현하는 통합 실증을 통해 산업 현장 적용 가능성도 검증할 계획이다.

운영위원장은 김지영 반도체 PD가 맡는다. 과기정통부와 한국연구재단, 삼성전자·SK하이닉스·주성엔지니어링 등 산학연 전문가 20여명이 참여한다. 운영위는 관련 연구개발 사업의 기본계획 수립·변경과 주요 추진 사항의 심의·조정을 담당한다.

별도 기술위원회는 기술로드맵 수립과 세부 과제 기획, 개발 진도 점검·목표관리를 지원한다. 연구성과의 관리·활용·확산 방안 등 기술적 사항도 검토한다. 정부는 두 위원회를 통해 산업계 수요와 기술환경 변화를 연구개발에 반영할 방침이다.

첫 회의에서는 핵심기술의 우선순위와 단계별 목표, 기존 반도체 연구개발 사업과의 연계, 산업계 수요를 반영한 기술 통합·실증 방안을 검토한다.

김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 “산학연 역량을 결집해 미래 반도체의 핵심 원천기술을 선제적으로 확보하고, 연구성과가 실제 산업 현장의 경쟁력으로 이어질 수 있도록 K-문샷 반도체 미션을 체계적으로 추진해 3대 메가프로젝트를 강력히 뒷받침할 것”이라고 말했다.