AI 반도체 전력 한계 넘는다…정부, 차세대 원천기술 개발 착수

K-문샷 반도체 개발 본격화

미세화 넘어 풀스택 경쟁

반도체 분야 운영위원회·기술위원회 출범

과학기술정보통신부 전경.ⓒ데일리안DB

인공지능(AI) 연산량이 급증하면서 반도체 성능과 전력 효율이 국가 기술 경쟁력을 좌우하는 핵심 변수로 떠오른 가운데 정부가 메모리 병목과 전력 소비 한계를 극복할 차세대 반도체 원천기술 개발에 나선다.

단일 칩의 미세화에 집중하던 기존 기술개발 방식에서 벗어나 소자·공정·메모리·패키징·시스템을 통합하는 기술 확보에 주력한다는 계획이다.

과학기술정보통신부는 14일 서울 달개비에서 K-문샷 프로그램의 반도체 분야 운영위원회와 기술위원회를 출범하고, 산·학·연 전문가들과 반도체 미션 및 기술로드맵, 향후 추진 방향을 논의한다.

과기정통부가 추진하는 K-문샷은 AI와 과학기술을 융합해 국가적 임무를 해결하고 과학기술 혁신을 가속하는 프로그램이다.

반도체는 12대 미션 가운데 하나로, 일상 속 모든 기기에서 성능과 전력의 한계를 넘어서는 차세대 반도체 원천기술 확보를 목표로 한다.

이를 통해 반도체 성능을 혁신하는 메모리 중심 컴퓨팅 패러다임을 구축하고, AI 연산 생산성을 높인다는 구상이다.

차세대 반도체 기술 확보가 필요한 배경에는 AI 활용 범위 확대와 산업 경쟁 방식의 변화가 있다. 생성형 AI를 넘어 온디바이스 AI와 피지컬 AI(Physical AI)로 활용 영역이 넓어지면서 저전력·고효율 연산의 중요성이 커지고 있다.

AI 연산량이 늘수록 메모리 병목과 전력 소비 급증 문제도 커지는 만큼 이를 근본적으로 극복할 기술 혁신이 요구된다.

반도체 산업의 기술 경쟁도 개별 칩의 미세화 중심에서 소자·공정·메모리·패키징·시스템을 수직 통합하는 풀스택(Full-stack) 경쟁으로 옮겨가고 있다.

정부는 반도체 미세화의 한계에 도전하는 극미세 반도체와 고대역폭메모리(HBM)로 대표되는 차세대 적층형 반도체를 개발하고, 시스템 수준에서 기술을 구현하는 통합 실증도 추진할 계획이다.

개별 부품의 성능 개선을 넘어 반도체 기술을 시스템 전체의 성능과 효율 개선으로 연결하겠다는 취지다.

이번에 출범하는 운영위원회는 김지영 반도체 PD가 위원장을 맡고 과기정통부와 한국연구재단, 삼성전자·SK하이닉스·주성엔지니어링 등 산·학·연 전문가들이 참여한다.

운영위원회는 관련 연구개발 사업의 기본계획을 수립·변경하고 주요 추진사항을 심의·조정한다.

별도로 운영하는 기술위원회는 반도체 기술로드맵 수립과 세부 과제 기획, 연구 진행 상황 점검, 목표 관리 등을 지원한다. 연구개발 성과의 관리·활용·확산 등 기술적 사항도 검토한다.

정부는 이 같은 위원회 운영을 통해 정책과 연구개발 기획, 연구 현장, 산업계를 유기적으로 연결하고 기술환경 변화와 산업계 수요를 지속적으로 반영할 방침이다.

14일 열리는 운영위원회에서는 핵심기술의 우선순위와 단계별 목표를 비롯해 기존 반도체 연구개발 사업과의 연계 방안, 산업계 수요를 반영한 통합·실증 방안 등을 집중적으로 논의한다.

김성수 과기정통부 연구개발정책실장은 “산·학·연 역량을 결집해 미래 반도체의 핵심 원천기술을 선제적으로 확보하고, 연구성과가 실제 산업 현장의 경쟁력으로 이어질 수 있도록 K-문샷 반도체 미션을 체계적으로 추진해, 3대 메가프로젝트를 강력히 뒷받침할 것”이라고 말했다.