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도서명

국내외 AI 반도체 (HBM, NPU, 뉴로모픽 등) 기술·산업, 시장·특허, 정책·법제도 동향 및 그에 따른 사업화 가능성과 파급효과 진단 - 정부 R&D 사업 과제기획 시 활용을 목표로

산업정책보고서 Series, "R&D Impacts" 소개

우리나라의 각 부처와 연구·공공기관은 매년 수많은 R&D, 정책연구 사업·과제를 발굴하고 기획해 공모합니다. 혁신기술기업들과 컨설팅기업들은 이에 사업계획서를 작성해 제안하며, 만약 선정된다면 해당 사업을 이행, 지원을 받게 됩니다. 이 같은 과정에서 "R&D Impacts"는 체계적으로 정리된 현황·동향조사 결과를 제공하여 혁신기술에 관한 사업·과제의 초기 기획(공고문, 제안요청서(RFP) 작성)을 돕고, 제안기업들이 경쟁력을 갖춘 양질의 사업계획서(연구개발 계획서, 제안서)를 손쉽게 작성할 수 있도록 지원합니다. 정부의 중장기 투자 계획을 고려해 분산에너지 저장, 양자, AI 반도체, 디지털 치료제, AI 신약 개발, 세포·유전자 치료제, 도심항공교통(UAM), 바이오 연료, 소형모듈원자로(SMR), 위성통신(6G·저궤도), 이차전지, 그린 수소, 휴머노이드 로봇, 자율주행차, 핵융합, 차세대 디스플레이, 반도체 첨단 패키징 등의 기술을 다룰 예정입니다.

"AI 반도체 기술·산업·시장·특허·정책·법제도 동향 진단 보고서" 주요 내용

1단계.  기술·산업 동향조사

AI 반도체의 정의와 구분, 기술발전 과정(1세대~4세대)을 진단하고, 엔비디아, AMD, 구글, 아마존, Cerebras Systems, SambaNova Systems, Graphcore 등 글로벌 기업과 국내 기업(SK하이닉스, 리벨리온, 퓨리오사 AI, 모빌린트, 딥엑스 등) 대상 기술·산업 동향조사를 수행합니다.

2단계.  시장·특허 동향

Gartner, OMDIA 등 글로벌 시장조사기관이 발표한 국내외 AI 반도체 시장규모를 진단(데이터센터, 온 디바이스 등 용도별 시장규모, 전체 반도체 시장 중 AI 반도체 비중, AI 반도체 제품별 매출 전망 등)하고, HBM, NPU, 뉴로모픽 등 주요 기술별 특허 동향을 파악합니다.

3단계.  정책·법률 동향조사

미국(CHIPS and Science Act 등), 유럽(European Chips Act, IPCEI 프로젝트 등), 일본(AI 반도체 및 디지털 인프라 지원 법안 등), 중국(중국제조 2025 계획 등) 등 주요국과 우리나라의 주요 정책·법률(AI 반도체 산업 성장 지원대책, 국가전략기술 임무 중심 전략로드맵, AI-반도체 이니셔티브 등) 동향을 조사합니다.

4단계.  사업화 가능성 & 파급효과 진단

기술적, 경제적, 산업적, 국제적 관점에서의 사업화 가능성과 경제, 사회, 기술, 외교 관점에서의 파급효과를 진단합니다.

보고서 구성 목차

[Chapter 01] 국내외 AI 반도체 기술·산업 동향

1-1. AI 반도체 정의·구분 & 기술발전 방향

1-2. 국내외 산업 동향

[Chapter 02] 국내외 AI 반도체 시장규모 및 특허 동향

2-1. 글로벌 시장·경제 동향

2-2. 국내 시장·경제 동향

2-3. 특허 동향

[Chapter 03] 국내외 AI 반도체 정책·법제도 동향

3-1. 주요 국가별 정책·법제도 동향

3-2. 국내 정책·법제도 동향

[Chapter 04] 사업화 가능성 및 파급효과 진단

4-1. 사업화 가능성 진단

4-2. 파급효과 진단

도서 본문 中 일부

1-2. 국내외 산업 동향

1-2-1. 글로벌 산업 동향

‘25년을 기점으로 글로벌 AI 반도체 산업에서 주목받고 있는 기업에는 선도기업(대기업)인 “엔비디아 (반도체)”, “AMD (반도체)”, “구글 (기술)”, “아마존 (기술)” 등이 있으며, 스타트업으로는 “Cerebras Systems (미국)”, “SambaNova Systems (미국)”, “Graphcore (영국)” 등이 있다.

※ (참고자료) AI 반도체 기술 및 산업 동향 (KDB산업은행 미래전략연구소, 2024.7), 절대 강자 엔비디아 아성에 도전하는 AI 반도체 기업들 (테크월드뉴스, 2024.4)

" Cerebras Systems (스타트업) "

기업 소개

‘16년에 설립된 미국의 AI 반도체 스타트업으로, 대규모 인공지능 연산에 최적화된 “Wafer-Scale Engine (WSE)”을 개발해 전 세계의 주목을 받았으며, 이후 딥러닝, 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야에서 산업 혁신을 주도하고 있다.

제품·서비스 현황

’24년 상반기 세계에서 가장 크고 빠른 AI 프로세서인 “Wafer-Scale Engine 3 (WSE-3)”을 개발해 AI 모델 훈련의 연산 측면에서 획기적인 성능을 달성하였으며, 그 외에도 Wafer-Scale Engine을 기반으로 한 통합시스템인 “Cerebras CS” 시리즈를 통해 AI 연구소와 기업 등에 최적의 딥러닝 및 HPC 연산 환경을 지원하고 있다.

※ (WSE-3 성능 관련) WSE-3 칩은 4조 개의 트랜지스터와 900,000개의 AI 최적화 코어를 통해 125 Peta Flops의 성능을 제공하여 AI 모델 훈련에 필요한 대규모 연산을 수행할 수 있도록 지원

※ (참고자료) 21 AI hardware startups that could change computing forever (2025) (Enterprise League, 2024.10)

주요 특징

수천 개의 코어를 병렬로 작동시켜 AI 워크로드를 빠르게 처리할 수 있는 구조를 지원함으로써 기존 GPU 시스템 대비 빠른 딥러닝 훈련과 추론이 가능하도록 하며, 특히 GPT와 같은 대규모 언어 모델(LLM)에서 뛰어난 성능을 제공한다.

" SambaNova Systems (스타트업) "

기업 소개

‘17년 설립된 미국의 AI 반도체 스타트업으로, 머신러닝 워크로드에 최적화된 데이터센터용 H/W 및 S/W 플랫폼 공급을 주력으로 하며, “Reconfigurable Dataflow Architecture”를 통해 AI 모델 훈련과 추론을 효율적으로 수행할 수 있는 솔루션을 제공한다.

※ (참고자료) Top 46 Startups developing AI Hardware (AI Startups, 20214.11)

제품·서비스 현황

AI 데이터센터를 위한 통합 H/W·S/W 플랫폼인 “SambaNova DataScale”을 통해 대규모 언어 모델의 훈련과 실행을 지원하고 있으며, 대규모 언어 모델 GPT 기반의 AI 서비스를 기업 고객에게 직접 제공 또는 맞춤형 AI 모델의 훈련·배포를 지원하는 등 “GPT-as-a-Service” 형태의 서비스를 제공하고 있다.

※ (참고자료) SambaNova Systems 홈페이지

주요 특징

특정 워크로드에 맞춰 하드웨어를 동적으로 최적화해 성능과 효율성을 극대화하는 Reconfigurable Architecture 기술력 보유와 H/W, S/W를 완벽히 통합한 End-to-End 기반 통합형 서비스를 제공한다는 점이 주요 특징이다.

" Graphcore (스타트업) "

기업 소개

‘16년 영국에서 설립된 AI 반도체 스타트업으로, “Intelligence Processing Unit(IPU)” 기술개발을 통해 AI·머신러닝의 연산을 혁신적으로 개선하고 있으며, 특히 해당 기술은 딥러닝 모델의 병렬 연산에서 높은 성능을 발휘해 AI 칩 설계의 새로운 기준을 제시하고 있다. SoftBank에 ’24년 인수되면서 R&D 자금의 확보와 글로벌 산업시장으로의 확대를 위한 발판을 마련했다.

※ (참고자료) Britain's Nvidia sold to Japan's SoftBank for $500m (The Times, 2024.7)

제품·서비스 현황

AI 및 머신러닝 연산에 특화된 병렬처리 프로세서인 “Intelligence Processing Unit(IPU)”을 주력으로 하여, 해당 프로세서를 활용한 클라우드 기반 서비스인 “Graphcloud”, 개발자가 최적화된 AI 모델을 쉽게 개발할 수 있도록 지원하는 IPU 통합 소프트웨어 플랫폼인 “Poplar Software Stack” 등을 제공 중이다.

주요 특징

IPU는 AI 모델의 연산 작업을 병렬로 분산 처리하여 속도와 효율성을 높이는 특징이 있으며, Poplar Software Stack의 경우 Poplar SDK를 활용한 개발 환경을 지원하여 우수한 개발 친화성을 제공한다.

2-3. 특허 동향

2-3-1. 기업별 HBM (고대역폭 메모리) 특허 현황

차세대 AI 칩 핵심 키워드 중 하나인 “HBM” 특허 현황을 살펴보면, 삼성전자(한국)가 가장 활발하며 다음으로는 인텔(미국), 마이크론 테크놀로지(미국), TSMC(대만) 순임을 확인할 수 있다.

※ (참고자료) AI 칩 기술 키워드별 특허 현황 (Forbes Korea, 2024.5), Patentpia

※ 상위 7개 기업 대상 현황, '24년 5월 미국 특허 기준 

2-3-2. 기업별 NPU (신경처리장치) 특허 현황

차세대 AI 칩 핵심 키워드 중 하나인 “NPU” 특허 현황을 살펴보면, 마찬가지로 삼성전자(한국)가 가장 활발하며 다음으로는 딥엑스(한국), 퀄컴(미국), ARM(영국), 엔비디아(미국), 인텔(미국) 순임을 확인할 수 있다.

※ (참고자료) AI 칩 기술 키워드별 특허 현황 (Forbes Korea, 2024.5), Patentpia

※ 상위 7개 기업 대상 현황, '24년 5월 미국 특허 기준 

2-3-3. 기업별 뉴로모픽 (Neuromorphic) 특허 현황

저술기관 소개

Ro 컨설팅 그룹 (Ro Consulting Group)

다양한 산업·정책연구에의 자문과 전략컨설팅, 정부 R&D 사업·과제 기획, 기술사업화 서비스를 제공하는 전문가 집단입니다. 국가와 산업 차원에서 발생하고 다뤄지는 각종 사회문제와 이슈, 급변하는 트렌드에 대한 깊은 관심을 바탕으로, 주로 정책과 기술, 산업 생태계, 법·제도 등의 영역에서 공공과 민간이 나아가야 할 전략적 방향성을 고찰해 제시합니다. 특히 과학기술·ICT 산업을 둘러싼 풍부한 경험 보유를 강점으로, ICT가 점차 스며들고 있는 산업들을 중심으로 한 연구에 집중하고 있습니다.

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