[FA저널 SMART FACTORY 이건오 기자] 사물인터넷과 인공지능, 가상현실의 기술을 활용한 제조 산업이 부각되면서 고성능의 안전한 반도체에 대한 생산 요구도 늘어났다. 이에 반도체를 생산하고 있는 제조 업체들은 머신비전, 가상 설계, 로봇기반 자동화 등의 스마트 팩토리를 적용하며 제조 트렌드의 변화를 꾀하고 있다.

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반도체 시장의 성장 동력 : IoT
IoT는 삶의 많은 부분을 변화시키고 있다. 뿐만 아니라 양산되는 제품부터 제품을 생산하는 공장까지 산업 전반에 걸쳐 영향을 주고 있다. 반도체 산업 역시 IoT의 영향으로 큰 변화의 바람이 일고 있다. 가트너가 발표한 세계 시스템 반도체 시장 실적 및 전망에 따르면 2018년까지 연평균 4.5%로 성장할 것이고, 주된 성장 동인은 IoT 기기와 차량용·산업용 기기가 될 것이며 특히 IoT 제품 확산으로 센서 부분의 성장률이 높을 것으로 내다보고 있다.

최근 IoT 생태계를 선점하기 위한 치열한 경쟁이 전개되고 있는 가운데 인텔, 삼성전자, 퀄컴 등 시스템 반도체 회사들은 PC와 스마트폰의 성장세 정체를 돌파하기 위한 IoT 기기용 반도체 분야를 전략적 성장 동력으로 키우고 있다. 이에 따라 반도체 분야에서 기존의 주 수요처인 컴퓨터·통신 분야 외에 IoT 분야에서 높은 수요가 기대되고 있다. 이로써 비메모리 반도체 시장점유율은 더욱 높아질 것으로 예상되는 등 IoT 반도체 시장의 성장을 견인하는 핵심 동력이 될 것으로 보인다.

국내 반도체 시장은 아직 메모리 반도체에 편중돼 있는 상황으로 비모메리 반도체 분야에 대한 시장 공략이 필요한 실정이다. 특히, 미래 발전 가능성이 높은 것으로 예상되는 차량용 기기, 웨어러블 기기 등 IoT 분야와 관련된 센서 부품인 시스템 반도체에 대한 적극적인 진출 방안을 모색해야 한다.

반도체 시장의 미래 : 인공지능
바둑기사 이세돌 9단과 바둑 대전을 펼친 구글의 알파고를 통해 강하게 인식된 인공지능(AI)은 최근 보편적인 화두로 관심을 모으고 있다. 인공지능은 입력된 정보를 딥러닝을 통해 인간의 두뇌처럼 학습하고 새로운 정보를 만들고 처리한다. 바둑판에서 일어나는 수많은 경우의 수를 계산하고 딥러닝을 통해 다음 수를 계산하기 위해 앞서 언급한 알파고 안에는 약 1,200개의 중앙처리장치(CPU), 170개의 그래픽처리장치(GPU), 100만개의 D램이 들어간 것으로 추정되고 있다. 의료 진단 서비스에 소설을 작성하는 인공지능까지 개발되고 있는 수준이다. 특히, 자율주행차 분야의 핵심 기술로 최근 많은 관심이 쏠리고 있다.

인공지능 반도체는 인간의 두뇌를 모방해 신경계의 기본 단위인 뉴런 소자와 뉴런 사이를 연결하는 시냅스 소자로 이뤄졌다. 실리콘 CMOS(상보성금속산화막반도체) 공정 기술을 사용하고 있는데 이 기술은 칩 사이즈의 소형화가 어렵고 초고속 동작과 저전력 구현에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 기존 반도체 기술을 사용하지 않는 스핀 뉴런과 P램, Re램을 이용하는 시냅스 소자에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 인공지능의 알고리즘 개발, 회로 설계, 초저전력, 초미세화, 초고속 동작이 가능하고 3차원 크로스 포인트 구조를 갖는 뉴런·시냅스를 누가 선점하느냐가 향후 인공지능 반도체 기술과 시장 장악의 키가 될 것이다.

다품종 소량생산
과거 2차원 반도체 위주로 대량생산이 이뤄졌다면 현재는 3차원 구조와 미세한 공정, 다양한 특수 소재를 이용한 다품종 생산이 주요 골자다. 그동안 제조사가 주도한 메모리, CPU 등의 소품종 대량생산 형태에서 수요자 중심의 센서, 맞춤형 집적회로 등의 다품종 소량산업으로 변화한 것이다. 맞춤형 유연 제조 시스템은 소비자가 생산자인 프로컨슈머 시대에 맞춰 개인 맞춤형의 유연한 생산 및 제조 시스템이다. 전자 제품의 성능 및 형태를 소비자 맞춤형으로 주문할 수 있으며, 생산 및 조립과정 역시 실시간 추적해 정보가 제공된다. 제작된 전자제품은 소비자가 원하는 성능 요건을 만족하는지 품질 테스트를 거치게 되며 검사 결과 역시 소비자에게 제공돼 소비자가 생산자 입장에서 제조의 전 과정에 참여할 수 있게 됐다.

[이건오 기자 (fa@infothe.com)]

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