10년간 1조 투자, 차세대 지능형 반도체 개발사업 시동

[아이뉴스24 최상국 기자] 인공지능(AI) 반도체, 주력산업용 첨단 반도체, 저전력·고성능 신소자, 원자 수준의 미세공정 기술 등 미래 반도체 핵심기술 확보를 위해 10년간 1조원 이상을 투자하는 범부처 합동의 국가연구개발 사업이 본격 추진된다.

과학기술정보통신부와 산업통상자원부는 지난해 예비타당성 조사를 통과한 '차세대 지능형 반도체 기술개발 사업'의 세부 계획을 확정하고, 1차년도 사업 수행기관 선정을 위한 사업공고를 20일부터 시행한다고 밝혔다.

사업 첫 해인 올해에는 과기정통부가 인공지능 반도체 설계 기술 및 신소자 기술 개발에 424억원을, 산업부가 차세대 반도체 설계 기술과 장비·공정 기술 개발에 467억원을 각각 투자한다.

'차세대 지능형 반도체 기술개발 사업'은 올해부터 29년까지 과기정통부 4천880억원, 산업부 5천216억원 등 총 1조96억원이 투입되는 대규모 예타 사업이다. 최근 5년간 R&D 예타 사업 중 1조원 규모를 넘은 사업은 이 사업이 유일하다. 미래 반도체 수요에 대응할 수 있는 소자, 설계, 장비·공정 등 기술개발 전 주기에 걸쳐 메모리 중심의 국내 반도체 산업구조를 극복하기 위해 추진됐다.

인공지능 반도체(과기정통부)부문은 NPU(Neural Processing Unit, 신경망처리장치) 등 인공지능 프로세서, 초고속 인터페이스, 소프트웨어(컴파일러 등)를 통합한 플랫폼 기술을 개발한다. 응용분야별로 서버·모바일·엣지에 대응하는 플랫폼 기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 연산성능과 전력효율을 갖는 NPU를 개발하는 것이 목표다.

과기정통부는 '세계 최고 수준'의 예로 서버 분야의 경우 24년까지 100 TF(테라플롭스)급 AI 프로세서를 개발하고, 27년까지 200 TF급 AI 프로세서와 2천TF급 데이터센터용 AI 서버 딥러닝 모듈을 개발하며, 29년까지는 1천TF급 AI 프로세서신소자를 개발한다는 목표를 세웠다. 현재 세계 시장에서 상용화된 AI 프로세서의 최고성능은 15.7 TF 수준이다.

신소자(과기정통부)분야는 기존 소자의 한계 극복을 위한 초저전력·고성능의 새로운 소자 개발을 목표로, 기술 패러다임 전환기에 글로벌 시장에서 선도 기술로 채택될 수 있는 원천 IP 확보가 가능한 분야를 중심으로 지원할 계획이다.

구체적으로 초저전력·고성능의 목표 구현을 위한 다양한 원리의 신소자 원천기술 개발에 115억원, 개발된 기술의 조기 상용화 연계를 위한 집적·검증기술개발에 45억원, 창의적 아이디어 기반 도전적 기초기술에 14억원을 지원한다.

차세대반도체 설계기술(산업부)분야에서는 자동차, 첨단 가전, 의료·바이오, 에너지, 첨단로봇 등 5대 전략 산업 및 공공수요 등 시장에서 필요로 하는 시스템반도체(SoC) 설계기술을 개발하고, 다양한 어플리케이션에 범용적으로 활용 가능한 ①경량 프로세서 ②스토리지 ③센싱 ④연결 및 보안 ⑤제어 및 구동 등 5대 핵심 요소기술을 개발한다.

올해부터 시작되는 대표 과제로는 ▲안전한 자율주행을 위한 다종 신호처리 및 보안 기능이 강화된 차량 통신용 SoC ▲자가 화질 개선 및 AR/VR을 위한 통합 디스플레이용 SoC ▲5G 기반 범죄예방을 위한 전자발지용 SoC ▲지하 매설시설의 가스 누수 감지를 위한 SoC 등이 있다.

산업부는 사업 종료시점인 26년까지 세계 최고 수준의 고해상도 디스플레이 구동 SoC, 초고속 데이터 전송용 SoC, 초장거리 상황인지용 SoC 등 세계시장을 선도하는 혁신 기술을 확보한다는 목표다.

미세공정용 장비·공정기술(산업부)분야에서는 반도체 제조 경쟁력의 핵심인 공정 미세화를 위한 미세공정용 장비·부품 기술을 개발한다.

올해부터 ▲차세대 메모리, 고집적 시스템반도체 제조를 위한 원자 레벨 증착 장비 및 자동 검사 기술 ▲차세대 고집적 패키지를 위한 열처리 및 중성자에 의한 소프트웨어 에러 검출기술 등을 개발하고, 사업 종료시점에는 10나노 이하 공정 장비와 3D 패키지 장비 기술을 확보할 계획이다.

산업부는 특히 과제를 통해 개발된 기술이 최종 사업화 성과로 이어질 수 있도록 설계전문기업(팹리스)과 수요기업간 협력 플랫폼(얼라이언스 2.0)을 적극 활용하는 한편 대기업의 양산라인 등을 활용해 중소기업의 소재·장비를 검증하는 성능평가 사업과도 연계를 강화할 예정이다.

한편 ‘차세대 지능형반도체 기술개발’ 사업은 분야 간 연계·협력 및 민간 중심의 사업 수행 강화를 위해 단일 사업단을 구성할 계획이다. 사업단장은 외부 전문가를 위촉할 예정이다.

과기정통부 최기영 장관은 “인공지능 반도체는 AI 시대 글로벌 주도권 경쟁의 핵심이자 격전지로, 아직 압도적 강자가 없는 산업 초기 단계이므로 한발 앞서 핵심기술을 확보한다면 세계시장을 선도할 수 있는 기회가 존재한다”며 ”정부의 선도적인 투자와 민간의 역량을 결집해 우리나라가 인공지능 반도체 1등 국가로 발돋움하도록 지원하겠다“고 밝혔다.

산업부 성윤모 장관은 ”시스템반도체는 4차 산업혁명 실현을 위한 핵심부품으로 미래차·바이오와 함께 우리의 미래 먹거리를 책임질 3대 신산업 중 하나“임을 강조하고, “메모리반도체 분야 세계 1위 기술력, 대형 수요기업 보유 등 우리가 보유한 강점을 잘 활용하고, 팹리스 육성, 인력양성 등과 함께 차세대 반도체 분야 핵심기술 확보를 집중 지원해 메모리 강국을 넘어 종합 반도체 강국으로 도약하겠다”고 밝혔다.

과제별 기술제안서 및 공고문 등 자세한 내용은 정보통신기획평가원(www.iitp.kr/인공지능 반도체 설계 분야), 한국산업기술평가관리원(www.keit.re.kr/차세대 반도체 설계, 장비․공정 분야) 홈페이지에서 각각 확인할 수 있으며, 사업설명회는 1월29일(산업부), 1월31일(과기정통부)에 분야별로 각각 개최될 예정이다.