- 4차 산업혁명의 핵심 인공지능의 수요 증가로 인공지능 전용 칩 등장 -

- 중국 반도체 산업에 막대한 자본 투자… 인공지능칩 산업 확대 가능성 보여 –

   

 

 

□ 인공지능칩 등장으로 반도체 산업 변혁

 

  ㅇ 칩(chip)이란 반도체가 수십, 수천 개로 이루어진 얇은 조각으로 전자제품의 크기, 동작속도, 전력소모 등을 결정짓는 전자 제품의 중요 요소임.

    - 컴퓨터를 비롯한 가정의 TV 등 모든 전자제품은 모두 반도체 칩으로 구성돼 있음.

 

  ㅇ 현재의 반도체로는 인공지능의 빅데이터 처리하는 데 한계가 있어 이를 대체할 수 있는 반도체가 필요한 배경에서 인공지능칩이 등장하게 됨. 

    - 인공지능의 주요 기능인 머신러닝(기계학습) 구동에 필요한 칩은 CPU, CPU+GPU의 순서로 발전하고 있음. 시장조사업체 트랙티카(Tractica)는 앞으로도 기존 CPU의 속도적 한계를 극복할 수 있는 칩이 개발되면서 관련 시장 규모가 확대되고 FPGA, ASIC 등 다양해질 것으로 예측함.

    - 트랙티카(Tractica)는 딥러닝*칩 출하량이 2016년 86만3000유닛**에서 2025년 4120만 유닛으로 증가할 전망

    * 딥러닝: 컴퓨터가 여러 데이터를 이용해 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있게 하기 위해 인공 신경망(ANN: artificial neural network)을 기반으로 한 기계 학습(머신러닝) 기술

    ** 유닛: 전자용어로 물리량의 단위로, 설정된 일정량을 뜻하며 따로 주어진 표준량과 비교 교정함으로써 그 값을 정할 수 있음.

전 세계 딥러닝용 칩셋 종류별 무역량

                                                                                                              (단위: 백만 유닛)

자료원: Tractica

 

  ㅇ 12개의 GPU가 2000개의 CPU에 맞먹는 성능을 발휘한다는 사실이 발견되면서 인공지능의 핵심부품으로 부상해 반도체 산업의 혁명을 일으킴.

    - 2016년 GPU가 인공지능칩 시장의 35%를 차지해 주력을 이루게 되고, GPU의 전 세계 수익률이 40% 이상으로 파격적인 성장률을 기록함.

    - GPU의 수요가 증가하면서 이를 주요 상품으로 하는 NVIDIA가 게임업체에서 인공지능칩 분야의 선두기업으로 급부상함.

글로벌 CPU, GPU 전년대비 매출액 증가율

                                                                    (단위: %)

자료원: The Economist

 

  ㅇ 중국 산업정보에 따르면 전 세계 2016년 인공지능칩 시장규모는 6억 달러에서 2021년 52억 달러까지 증가하고, 2016~2025년 연평균 성장률은 53%를 나타낼 전망

    - 막대한 데이터를 처리할 수 있는 인공지능칩은 사물인터넷, 클라우드, 빅데이터, 자율주행자동차, 비트코인 등 인공지능과 관련된 모든 영역에서 사용되며, 해당 산업들의 규모가 증가함에 따라 인공지능 칩의 수요 또한 증가할 것으로 전망됨.

 

글로벌 인공지능칩 시장규모 예측

                                                                            (단위: 억 달러)

자료원: 중국 산업발전연구망(中国产业发展研究网)

 

  ㅇ 반도체 기업은 물론이고 스마트폰 업계의 거장인 애플, 화웨이 심지어는 인터넷 전문기업인 구글 등 다양한 분야의 기업들이 인공지능칩 산업에 진출하고 있음.

    - 그러나 삼성은 메모리 반도체에 편중돼 향후 급성장할 인공지능 시스템 반도체 경쟁에서 뒤처질 수 있다는 지적이 나오고 있음.

기업별 인공지능칩 제품 소개

기업명	제품명	제품기능 설명
인텔 (Intel)	로이히 (Loihi)	- 뇌신경을 모방한 칩으로 다양한 정보를 수집해 인간의 뇌처럼 자율학습할 수 있음 - 개인용 로봇뿐만 아니라 자동차 등 다양한 산업에 활용될 예정
엔비디아 (NVIDIA)	테슬라 P100 (Tesla P100)	- GPU 칩으로 병렬식 연산 등에서 높은 성능을 발휘하며, 주로 인공지능에 활용됨 - 페이스북(Facebook)의 차세대 인공지능(AI) 서버 'Big Basin'에 활용
애플 (Apple)	뉴런엔진 (Neural Engine)	- 안면 인식, 음성 인식 등 기능의 처리 효율을 높일 수 있는 AI 전용칩으로 개발 중 - 뉴런엔진이 모든 스마트 기기에 적용된다면 CPU와 GPU가 처리하던 과정을 새로운 칩에서 담당하게 돼 배터리 성능 향상이라는 추가 효과를 누릴 수 있음
화웨이 (Huawei)	기린 970 (KIRIN 970)	- 자체적으로 개발했으며 CPU와 12개의 GPU로 이루어진 AI 전용 칩셋임
구글 (Google)	TPU (Tensor Processing Unit)	- 구글의 머신러닝 알고리즘*에 특화된 맞춤형 칩임 * 알고리즘: 컴퓨터 프로그램을 기술함에 있어 실행 명령어들의 순서를 의미함 - 자사의 머신러닝 프레임워크*인 '텐서플로우(TensorFlow)'에 최적화시켜 구동 효율을 높임. * 프레임워크: 대규모 정보시스템을 개발할 때 활용되는 개발·실행·테스트·운영 환경을 지원하는 소프트웨어

자료원: 중국 산업발전연구망(中国产业发展研究网) 자료 정리

 

□ 중국 반도체산업 현황과 인공지능칩

 

  ㅇ 컨설턴트 회사 Bain&Co에 따르면, 중국 반도체의 80%를 차지하는 집적회로의 연간 소비액은 1조 원 이상으로 전 세계 1/3을 차지하나 자급률은 6~7%로 매우 낮음.

중국 집적회로 수입액

                                                                       (단위: 억 달러)

자료원: 중국 해관(中国海关)

  ㅇ 중국은 반도체를 자체 생산하겠다는 방침을 공식화하면서 정부의 대대적인 지원으로 자국 반도체 업계 역량을 강화하고 있음.

    - 중국은 13.5계획에서 반도체 자급률을 70%까지 늘리는 방침을 표명하고, 특히 100% 수입에 의존하는 메모리반도체를 자급하기 위해 투자에 박차를 가하고 있음.

    - 반도체산업 생태계 연결고리를 강화해 전 분야의 반도체 공급망을 갖추고 막대한 자본을 앞세워 해외 선진기업과의 제휴, M&A(인수합병)를 추진해 단기간에 기술 향상을 이루어 내겠다는 전략을 가지고 있음.

 

  ㅇ 또한 중국이 인공지능 관련 기업 수 전 세계 2위를 차지하는 등 인공지능산업에서 빠른 성장세를 보이고 있으며, 반도체 산업에 막대한 투자를 하는 등 중국은 반도체의 새로운 영역인 인공지능칩 시장을 주시하고 있음.

    - 세계 최초의 인공지능칩 유니콘기업 中科寒武纪(Cambricon)의 등장, 화웨이의 세계 첫인공지능칩 탑재 스마트폰 출시, 다양한 중국기업들의 인공지능칩 시장 진입 등 중국의 인공지능칩 시장은 활발하게 움직이고 있음. 

    - 맥킨지는 중국이 반도체 산업을 설립하기 위해 머신러닝의 핵심 칩인 CPU와 GPU 발전에 많은 투자를 하고 있다고 분석함.

    - 또한 중국과학원 산하 자동화연구소가 난징(南京)에 인공지능혁신연구원을 설립해 인공지능의 핵심기지로써 반도체 설계영역의 핵심 인재 육성에 힘써 인공지능 반도체 개발에 주력할 것이라고 발표함. 

 

  ㅇ 그러나 기술적인 측면에서 한계를 보이며 파운드리* 영역 1위 대만 TSMC의 회장인 모리스 창 회장 또한 중국 반도체 기업의 한·미·대만 반도체 기술 '추격'에 상당 시간이 필요할 것으로 전망함.

    * 파운드리: 반도체 수탁생산판매를 전문적으로 하는 업체

    - 전 세계가 중국이 반도체 시장에 진입하는 것을 경계하고 있으며 대표적인 예로 올해 9월 일본 반도체 기업 도시바 인수를 예로 들 수 있음. 이번 인수 전쟁에서 한·미·일 연합이 승리한 주요 요인은 중국에 기술이 넘어가는 것을 막기 위함이라는 평이 있음. 

 

□ 중국 인공지능칩 관련 정책 동향

 

  ㅇ 반도체 관련 정책

    - 2014년 6월 국무원이 '국가집적회로산업 발전추진요강'을 발표했으며, 같은 해 10월 중국 공업정보화부(MIT)는 1200억 위안 규모의 집적회로산업투자기금을 조성함.

    - 2015년 중국 차세대 제조산업 육성 계획을 담은 '중국제조2025 중점분야 기술노선도'에 집적회로산업을 명단에 포함시킴.

    - 2016년 재정부가 소프트웨어와 집적회로산업 관련 기업에 세제 혜택을 부여하는 방안을 발표했으며 중국을 반도체 강국으로 만들자는 뜻의 '창신(强芯)'이라는 말이 유행하기도 함.

 

  ㅇ 인공지능 관련 정책

    - 2017년 7월 국무원은 정식적으로' 차세대인공지능발전계획(新一代人工智能发展规划)'을 새롭게 발표했으며 2020년까지 인공지능 산업규모는 1500억 위안 이상, 인공지능 관련 산업규모는 1조 위안 이상 달성을 목표로 함.

    - 또한 국가가 인공지능 발전 자금을 조성, 첨단기술기업의 세금 우대와 연구개발비 추가 공제, 인공지능 중소기업 및 창업기업에 대한 재정 혜택 등 다양한 정책들을 통해 인공지능 기업의 발전을 지원한다는 내용을 포함하고 있음.

인공지능 발전 전략 목표액

                                                                                                            (단위: 억 위안)

자료원: 중국 투자컨설팅(中投顾问产业)

□ 시사점

 

  ㅇ 인공지능시대에는 단순히 더 작고, 빠르고 성능이 좋은 반도체뿐만 아니라 칩 자체에 인공지능이 설계된 시스템 반도체(비메모리 반도체)를 요구할 수 밖에 없음.

    - 현재 대한민국의 시스템반도체 산업은 역성장을 보이지만 인공지능이라는 새로운 영역이 등장하면서 그 동안 상대적으로 부진했던 시스템반도체에 대한 시장진입이 열린 것으로 볼 수 있음.

 

  ㅇ 그러나 이러한 상황은 중국도 마찬가지이며 중국이 반도체 국내 생산을 위해 막대한 자원을 하고 투자하고 있으며 반도체 시장이 성장하고 있음.

    - 시장조사기관 트렌드포스(TrendForce)에 따르면 반도체 설계를 전문으로 하는 팹리스(fabless) 회사 수가 2015년만 해도 736개에 불과했으나 2016년 한국의 10배인 1362개로 늘어남.

    - 반도체 생산을 전문으로 하는 파운드리 업계에서도 중국은 급성장했으며 대표 기업인 SMIC의 매출이 대폭 증가해 2016년에는 세계 5위를 차지함.

    - 또한 기술 측면의 문제를 해결하기 위해 세계에서 전문인재를 모으는 데 주력하고 있음.

 

  ㅇ 4차 산업혁명은 반도체 산업을 새로운 황금기이자 무한경쟁 시대로 이끌고 있으며 누가 기존 반도체의 틀을 벗어난 차별화를 이뤄내느냐가 성공의 관건으로 보임. 

    - 대한민국은 현재 메모리 반도체 선두를 달리는 삼성전자·SK하이닉스에만 의존하는 것이 아니라 설계와 생산, 메모리뿐만 아니라 비메모리(시스템) 등 반도체 산업 생태계를 확대할 필요가 있음.

 

  ㅇ 한편으로는 중국 업체의 반도체 시장 진출은 한국 기업에 위협이 될 수도 있지만, 중소규모의 국내 반도체 장비와 소재 업체들에 성장의 기회가 될 수 있다는 점에서 시사점을 찾아 볼 수 있음.

 

자료원:  중국 반도체산업협회(中国半导体行业协会), 뉴데일리경제, 맥킨지(mckinsey), 전첨산업원(前瞻产业研究院), 트랙티카(Tractica), 자신중심(资讯中心), 트렌드포스(TrendForce), 중국 산업발전연구망(中国产业发展研究网), 중국 해관(中国海关), 이코노미스트(The Economist), 네이버 백과사전, KOTRA 난징 무역관 자료 종합