인공지능(AI)의 시대가 온다고 하죠. 그러면서 요즘 많이 언급되는 게 있습니다. 바로 AI 반도체입니다. AI 반도체는 한국의 미래 먹거리로도 꼽히는 기술인데요, 기술 관련 비문학 지문에서 AI 관련 지문이 언제든 출제될 수 있으니 알아두는 게 좋습니다.

순차처리에서 동시처리로 발전

AI는 수많은 데이터를 다루죠. 대규모 언어 모델(LLM)을 통해 그동안 다루지 못했던 방대한 양의 데이터를 습득하고, 적용해요. 그러려면 대규모 연산을 초고속으로 실행하는 고성능 반도체가 필요합니다. AI 알고리즘에 최적화된, AI 전산용 반도체가 바로 AI 반도체인 셈입니다. 기존의 반도체는 데이터를 순차적으로 처리하는 데 특화돼 있어요. 하지만 AI 반도체는 여러 데이터를 동시에 처리하는 구조죠. AI의 딥러닝에 특화되었다는 의미에서 흔히 신경망처리장치(Neural Processing Unit, NPU)라고 부르기도 해요. 많은 연산을 한다는 것은 그만큼 많은 전력을 쓴다는 뜻입니다. 전력을 많이 쓰는 건 그만큼 열도 많이 낸다는 뜻이죠. 고성능 반도체일수록 전력 효율성을 높여야 합니다.

지금은 NPU 장치가 반도체에 들어간 형태의 AI 반도체를 만들고 있지만, 미래에는 사람의 뇌에 존재하는 신경세포(뉴런)와 연결고리(시냅스) 구조를 모방한 반도체가 나올 것으로 예상됩니다. 반도체가 사람의 뇌처럼 데이터를 처리할 수 있게 되는 거죠.

AI 반도체를 이해하려면 HBM(고대역폭 메모리)을 알아야 해요. AI 반도체에 필수 부품입니다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓고 곳곳에 구멍을 뚫은 형태의 반도체 부품이죠. 이 구멍들을 통해 정보가 오갑니다. 많이 쌓아 올리고 잘 연결하는 게 기술이죠. 이 기술을 ‘본딩’이라고 합니다. 지금까지 AI 서버들은 HBM을 제대로 활용하고 있지 않아요. 2025년 이후 HBM 4가 나오고, 이 성능이 AI에 본격적으로 영향을 주기 시작하면 AI도 비약적인 발전을 이룰 것으로 전문가들은 예상합니다.

전 세계는 지금 반도체 전쟁 중

반도체는 한국의 주요 먹거리입니다. 대만, 일본 등과 경쟁하지만 글로벌 시장에서 뒤처지지 않는 경쟁력을 갖고 있었죠. 대체 불가능한 반도체를 생산한다는 건 곧 전 세계 경제를 볼모로 잡고 있다고 볼 수도 있어요. 당장 반도체 생산이 어려워지면 재고가 소진되는 수개월 뒤부턴 전 세계 수많은 공장이 멈춰서죠. 그 때문에 선진국들은 반도체 공급망을 매우 중요하게 생각합니다. 반도체 기업들이 한국의 안보를 지킨다고 해도 과언이 아닐 정도입니다.

AI 반도체 시대가 오면 어떤 변화가 나타날까요. 우선 미국의 글로벌 테크 기업들은 AI 서버를 확대해야 할 것입니다. 그 과정에서 막대한 양의 AI 반도체 수요가 발생하죠. 중국은 가만있을까요. 중국도 미국에 맞서 AI 관련 투자를 늘리고, 전산을 효율화하기 위해 AI 반도체를 써야 합니다. 하지만 AI 반도체는 아무 데서나 생산할 수 없죠. 각국은 AI 반도체를 자체적으로 생산하려 하겠지만 쉽지 않습니다. 삼성전자나 SK하이닉스 등을 비롯한 한국 반도체 기업들의 협력이 필수죠. 또 그 과정에서 한국 기업들은 반도체 소재 기업인 일본 기업 등과의 관계도 중요해집니다.

AI 반도체 공급망을 만드는 과정에서 글로벌 외교관계도 달라질 수 있어요. 중국에 얼마나 AI 반도체를 공급하느냐 등을 놓고도 고민해야 할 수 있죠. AI 반도체는 국제관계 가운데 한국의 역할이 더 중요해지게 만들 수 있어요. 한국이 인간의 뇌처럼 작동하는 AI 반도체를 만든다면 국제관계도 이에 따라 바뀔 수밖에 없습니다. 이젠 기술이 국력이고 무기인 시대입니다.

고윤상 기자

NIE포인트

1. AI 반도체란 무엇일까.

2. AI 반도체의 특징은 무엇일까.

3. AI 반도체는 국제정세에 어떤 영향을 끼칠까.