엔비디아보다 성능 좋은 인공지능(AI) 반도체, 뉴로모픽 칩 관련주

엔비디아보다 성능 좋은 인공지능(AI) 반도체, 뉴로모픽 칩 관련주

 

 

뉴로모픽 반도체(Neuromorphic chip)는 사람의 신경인 뇌를 모방한 딥러닝, GPT 등의 인공지능 기능을 구현할 수 있는 차세대 반도체입니다.

기존 반도체에 비해 크기도 작고 성능이 뛰어나면서 전력소모량도 1억분의 1에 불과할 정도로 앞으로 미래 반도체 시장을 좌우할 핵심기술입니다.

 

카이스트 연구진은 초저전력으로 거대언어모델(LLM)을 구현할 수 있는 인공지능(AI) 반도체, 온디바이스 인공지능 반도체를 최초로 개발했다고 밝혔습니다.

가로4.5mm, 세로 4.5mm 크기의 칩 하나로 구현된 이 반도체는 GPT-2 급의 거대 언어 모델을 돌리는 데 필요한 전력이 400mW에 불과해 향후 고성능 서버와 연결하지 않고도 단말기에서 인공지능 시스템을 구현하는 '온디바이스(On Device) AI' 시대를 더욱 앞당길 수 있을 것으로 기대되는데요.

 

뉴로모픽 반도체가 상용화된다면 클라우드를 거치지 않고 스마트폰이나 노특북만으로도 거대언어모겔(LLM)을 처리할 수 있게 됩니다.

인공지능(AI) 반도체 시장을 장악한 엔비디아 A100에 비해 소모전력은 625배, 칩 면적은 41배 작아 효율을 극대화했으며, 속도는 단 0.4초 만에 GPT-2 모델을 통한 언어 생성이 가능한 정도라고 하는데요.

 

이제는 엔비디아를 넘어서서 뉴로모픽 칩 반도체 관련주가 시장을 주도할 것으로 보이는데, 어떤 종목들이 있는지 정리했습니다.

 

지난 6일, 유회준 KAIST 교수((PIM반도체 연구센터 및 인공지능반도체 대학원장) 연구팀은 400밀리와트 초저전력을 소모하면서 0.4초 초고속으로 거대 언어 모델(LLM)을 처리할 수 있는 인공지능 반도체인 ‘상보형-트랜스포머(Complementary-Transformer)’를 삼성 28나노 공정을 통해 세계 최초로 개발했다고 발표했습니다.

 

GPT 같은 거대언어모델을 구동하려면 다량의 GPU와 많은 전력이 소모되는데요.

오픈 AI의 초기 모델로 매개변수 7억개 수준의 GPT-2 거대 모델만 해도 최소 250와트의 전력이 필요했습니다.

 

그런데 카이스트 연구팀은 이를 4.5mm x 4.5mm의 작은 한 개의 AI 반도체 칩 상에서 400밀리와트라는 초저전력으로 구현하는 것에 성공한 것입니다.

 

 

이번 상보형-심층신경망(C-DNN) 기술을 거대 언어 모델에 적용하면 초저전력, 고성능의 온디바이스 AI가 가능하다는 것을 입증한 것이라고 합니다..

 

연구팀은 향후 뉴로모픽 컴퓨팅을 언어 모델에 국한하지 않고 다양한 응용 분야로 연구범위를 확장하고, 상용화에 필요한 문제점을 찾아 개선하는 연구를 이어갈 예정이라고 말했습니다.

 

뉴로모픽 칩의 기능은 사람의 사고 과정과 비슷하다고 합니다.
현재의 반도체는 저장 기능과 연산 기능으로 나뉘어 수행하는데 비해 뉴로모픽 칩은 하나로 저장과 연산은 물론 인식, 패턴 분석까지 하는 것입니다.

반도체 구조도 트랜지스터나 셀이 아니라 각종 신경 기능을 담당하는 뉴런과 뉴런 사이를 연결하는 시냅스로 구성되며 사람이 기억하는 원리처럼 신호를 주고받는 데 따른 잔상으로 데이터를 저장합니다.

구글이 고양이를 다른 동물 사진과 구별할 수 있는 인공지능(AI)을 개발하는 데 1만6000개의 중앙처리장치(CPU)가 필요했지만, 뉴로모픽 칩은 손톱 크기의 칩 하나로 똑같은 기능을 구현할 수 있는 것입니다.

 

 

삼성전자는 2016년 뉴로모픽 칩 제작을 위한 아키텍처(설계 구조) 개발에 나섰는데, 이는 인텔의 x86을 대체하기 위한 것입니다.
SK하이닉스는 2016년 미국 스탠퍼드대와 ‘인공신경망 반도체 소자 공동 연구개발’ 협약을 체결한 바 있으며, 뉴로모픽 칩 제작을 위한 아키텍처(설계 구조) 개발에 나섰습니다.

해외에서는 IBM이 뉴로모픽 칩인 트루노스를 선보였는데요.
미국 매사추세츠공대(MIT)는 병렬 반도체 칩 아이리스를 내놨고, 중국 칭화대도 트루노스와 비슷한 구조의 칩 ‘톈즈’를 개발 중입니다.
퀄컴은 뉴로모픽 칩을 스마트폰에 적용하는 방법을 연구하고 있으며 유럽연합(EU)도 해당 프로젝트에 1억 유로를 투자하고 있습니다.

 

인공지능(AI) 반도체는 엔비디아가 장악하고 있는 그래픽 처리장치(GPU)이며, 다음 단계는 신경망 처리장치(NPU), 최종 종착지는 인간의 뇌를 묘사하는 뉴로모픽 컴퓨터라고 합니다.

 

앞으로 인공지능 반도체에서 뉴로모픽 상용화에 대한 기대감이 작용하면서 관련주들이 부각받고 있습니다.

 

1. 삼성전자
삼성전자는 2016년 뉴로모픽 칩 제작을 위한 아키텍처(설계 구조) 개발에 본격적으로 나서고 있습니다.
삼성전자의 파운드리 28나노 공정을 통해 개발하고 있습니다.

 

 

2. SK하이닉스
SK하이닉스는 2016년 미국 스탠퍼드대와 ‘인공신경망 반도체 소자 공동 연구개발’ 협약을 체결한 바 있으며, 뉴로모픽 칩 제작을 위한 아키텍처(설계 구조) 개발에 나섰습니다.

 

 

3. 네패스아크
네패스아크는 네패스의 반도체 테스트 사업부문이 물적분할하여 설립되었으며, 시스템반도체 후공정 테스트 솔루션을 제공하고 있습니다.
전력관리반도체(PMIC), 디스플레이 구동칩(DDI), 모바일프로세서(AP) 등의 테스트 사업을 하고 있는데요.
'Neuromorphic Artificial Intelligence Chip(뉴로모픽 인공지능칩) 테스트 개발'을 완료했다고 공시한 바 있습니다.
주요 고객사는 삼성전자입니다.

 

 

4. 네패스
네패스는 반도체 및 전자관련 부품, 전자재료 및 화학제품 제조, 판매하고 있으며 네패스아크를 자회사로 두고 있습니다.
한국의 반도체 팩키징기업인 네패스는 2017년부터 뉴로모픽 칩인 NM500의 대규모 상업 생산을 시작할 것이라고 밝혔으며, 삼성전자를 고객사로 두고 있습니다.
대규모 상업 생산은 네패스가 처음이라고 합니다.

 

 

5. 오픈엣지테크놀로지
오픈엣지테크놀로지는 인공지능 기술을 엣지 환경에서 구현하기 위해 반드시 필요한 시스템반도체 설계 IP 기술을 개발하는 사업을 주로 영위하고 있습니다.
고성능 Total Memory System IP Solution 및 동 솔루션과 신경망처리장치를 결합한 AI Platform IP Solution for Edge Computing을 전세계에서 유일하게 제공하고 있다네요.
중소벤처기업부의 '모바일 AI 구현을 위한 뉴로모픽 반도체(NPU) IP 개발'을 수행한 바 있습니다.

 

 

6. 자람테크놀로지
자람테크놀로지는 통신 반도체 및 주요 통신 부품을 주력 사업으로 하고 있습니다.
2024년 상반기 완료를 목표로 뉴로모픽 칩에 대한 기술을 연구 중입니다.
아울러 프로세서 설계 기술과, 분산처리기술, 저전력 반도체 설계 기술로 경쟁력 확보가 가능한 엣지향 인공지능 프로세서 개발 중인데, 해당 프로세서는 'SNN방식의 뉴로모픽 프로세서를 기반으로 성능향상을 위해 CNN을 추가한 하이브리드형'라고 알려졌습니다.

 

 

7. 앤씨앤
앤씨앤은 영상보안시장향 멀티미디어 반도체 제품의 제조 및 판매를 주 사업으로 영위하며 이 밖에 자동차용 운행영상기록장치(블랙박스) 사업을 영위하고 있습니다.
스마트 모바일 및 사물인터넷 디바이스를 위한 뉴럴셀 기반 SNP 시스템 온칩에 대한 원천기술 개발 국책과제를 수행한 바 있습니다.

(아이뉴스24, [지금은 과학] 뉴로모픽 컴퓨팅의 새 지평 열렸다) 인용
(네이버 지시백과, 뉴로모픽 칩) 인용