요즘은 사회가 많이 어렵습니다. 하지만 세계적으로 어려운 시점인데요. 하지만 우리는 지금도 편하게 좋은 폰을 보면서, 노트북도 이용하고 있는데요. 이러한 이유는 예전부터 강국이라 불리던 반도체의 존재가 있었기 때문인데요. 오늘은 우리나라를 이끌어가는'반도체'에 대해서 알아보고 새로운 기술 뉴모로 믹 칩의 등장을 알아보는 시간을 가져보겠습니다.
1. 반도체 란??
반도체( 半導體 Semiconductor) 상온에서 전기 전도율이 도체와 절연체(부도체)의 중간 정도인 물질반도체는 크게 메모리 반도체 와 비메모리 반도체로 나뉩니다. 비메모리 반도체는 다시 2가지로 구분이 됩니다. 먼저 반도체 분류 표를 보시겠습니다.
* 마이크로프로세서: CPU에 해당하는 것으로 인텔에 의해 브랜드 아이템이 되었음, 주변장치 없이는 가동불가
** AP(Application Processor): 스마트폰의 두뇌에 해당, System on Chip으로 메모리+ GPU+모뎀 포함
*** DDI(Display Drive IC): 디스플레이 구동 칩, 화소를 조정하여 색을 구현
**** PMIC(Pover Management IC): 기기의 전력 소모를 최소화하는 반도체
먼저 삼성은 비메모리 반도체의 부동의 강자입니다. 하지만 뉴스에서 떠드는 대만 기업의 TSMC 들어보셨나요? 메모리반도체의 부동의 1위 기업입니다. 그래서 삼성이 TSMC를 따라 잡기 위해서 투자를 아끼지 않는다는 뉴스를 많이 보셨을 겁니다.
삼성이 TSMC를 따라잡으려는 이유는????
결국 메모리반도체가 반도체 시장을 장악한다는 것을 반증하는 의미가 아닐까 합니다. 그럼 메모리 반도체와 비메모리 반도체 비교 사진을 보겠습니다.
2. 반도체 비교
IDM(Integrated Device Manufacturer, 종합반도체기업)
- 메모리반도체: 표준제품 중심의 범용시장. 종합반도체 기업 중심의 구조
- 비메모리반도체: 통신, 자동차 등 특화된 시장 형성.
- Fabless(설계전문), Foundry(위탁생산)
- 시장규모: 메모리 반도체 < 비메모리반도체(2 fold)
- Fabless: 제조(fabrication) 라인이 없는 회사
3. 제2의 D램이 되는 AI반도체
AI 반도체란?? AI를 구현하는 데 필요한 대규모 연산을 고성능과 높은 전력효율로 실행하는 반도체로 인공지능 반도체라고도 합니다. AI 반도체 기술의 변화와 기술구현 방식의 특징은 현재 AI반도체는 CPU→GPU→NPU→뉴로모픽으로 기술이 발전해나가고 있습니다. AI 반도체 연평균 26.5% 성장전망 현 CPU → GPU로 변화
- CPU Central Processing Unit, 중앙처리장치, PC의 두뇌 역할
- GPU Graphic Processing Unit, 그래픽 연산 전용 프로세서, 병렬 연산 가능
- NPU Neural Processing Unit, 신경망처리장치, 인간의 뇌처럼 학습하고 판단하는 인공지능 장치
4. 5G 시대의 끝판왕 뉴모로믹 칩
사람의 뇌신경을 모방한 차세대 반도체로 딥러닝 등 인공지능 기능을 구현할 수 있습니다. 기존 반도체와 비교해 성능이 뛰어나면서 전력 소모량이 기존 반도체 대비 1억 분의 1에 불과해 미래 반도체 시장을 좌우할 핵심 기술로 꼽힙니다. 뉴로모픽 칩의 기능은 사람의 사고 과정과 비슷합니다. 지금 반도체는 저장 기능과 연산 기능으로 나뉩니다. 각각의 반도체가 정해진 용도에 따라 만들어지고 역할을 수행합니다. 하지만 뉴로모픽 칩은 하나의 반도체가 저장과 연산은 물론 인식, 패턴 분석까지 합니다. 반도체 구조도 트랜지스터나 셀이 아니라 각종 신경 기능을 담당하는 뉴런과 뉴런 사이를 연결하는 시냅스로 구성됩니다.(인간의 뇌구조와 같습니다) 사람이 기억하는 원리처럼 신호를 주고받는 데 따른 잔상으로 데이터를 저장합니다. 이 때문에 패턴을 인지해 이미지와 소리 등 비정형화된 데이터를 인식하고 처리하는 능력이 뛰어납니다. 구글이 고양이를 다른 동물 사진과 구별할 수 있는 인공지능(AI)을 개발하는 데 1만 6000개의 중앙처리장치(CPU)가 필요했습니다. 뉴로모픽 칩이 개발되면 손톱 크기의 칩 하나로 똑같은 기능을 구현할 수 있습니다. 황철성 서울대 재료공학부 교수는 “지금 속도로 반도체가 늘면 2040년에는 이를 구동하기 위한 전력을 생산하기 위해 화력발전소 1억 개가 필요할 것이라는 예측도 있다”며 “소요 전력이 적은 반도체를 개발하는 것이 절실한 이유”라고 설명했습니다.
5. 저무는 클라우드 컴퓨터
2017년과 2018년에 가트너(Gartner)의 10대 전략 기술 중 하나로 선정된 에지 컴퓨팅은 다양한 단말기기에서 발생하는 데이터를 클라우드와 같은 중앙 집중식 데이터센터로 보내지 않고 데이터가 발생한 현장 혹은 근거리에서 실시간 처리하는 방식으로 데이터 흐름 가속화를 지원하는 컴퓨팅 방식.
처리 가능한 대용량 데이터를 발생지(소스) 주변에서 효율적으로 처리함으로써 데이터 처리 시간이 큰 폭으로 단축되고 인터넷 대역폭 사용량이 감소하는 장점이 있습니다. 에지 컴퓨팅은 기존 클라우딩 컴퓨터와 다른 컴퓨팅 접근방법으로, 서로를 대체하는 것이 아닌 각각의 문제점을 보완하는 공생 관계에 가깝습니다. 에지 컴퓨팅을 클라우드(중앙 구름) 환경의 일부 작은 규모의 플랫폼으로 보아 클라우드렛(cloudlet, 작은 구름) 용어로 쓰기도 하고, 단말 기기 주변(에지)에서 처리되는 것을 가리켜 포그 컴퓨팅(fog computing)이라고도 합니다. 에지 컴퓨팅은 네트워크 연결과 대기 시간, 대역폭 제약, 단말 기기에 내장된 다양한 기능 등을 고려하여 설계되기 때문에 분산 컴퓨팅 모델에 유리합니다. 에지 컴퓨팅의 대표적인 사례는 자율 주행 자동차입니다. 자율 주행 자동차는 차량에 부착된 각 센서들로 주변 지형이나 도로 상황, 차량 흐름 현황등을 파악해 데이터를 수집하고, 주행 중 일어날 수 있는 다양한 상황에 신속하게 대처해야 합니다. 즉, 방대한 데이터의 수집ㆍ처리와 실시간 대응을 위한 빠른 데이터분석의 필요로 에지 컴퓨팅이 활용됩니다.
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