[위즈덤 TECH]생성형 AI 혁명이 반도체에 미치고 있는 영향
[위즈덤 아고라 / 김지연 기자] 2022년 말 오픈 AI의 챗 GPT 발표 이후, 인공지능 열풍이 불고 있고, 그 중심에는 반도체가 있다. ‘AI 반도체’라는 단어도 익숙한 단어가 되었고, 컴퓨터와 반도체를 잘 모르는 사람들도 그래픽처리장치 (GPU)가 인공지능 개발에 사용된다는 정도는 알게 되었다. 하지만 인공지능을 정말로 이해하기 위해서는 반도체를 먼저 알아야 할 필요가 있다.
먼저 반도체와 AI 반도체를 먼저 이해해 보도록 하자. 반도체란 물질을 이용해 전기적 신호를 받고 어떠한 기능을 수행하도록 만든 장치이다. 초기의 반도체는 전기신호를 증폭시켜 주는 진공관을 대신해서 새로운 고체 증폭장치 역할을 했다. 진공관을 사용한 컴퓨터가 개발되며 프로그래밍 언어와 함께 전자부품을 연결해야 사용가능한 트랜지스터가 개발되며 1958년 트랜지스터와 캐패시터를 포함한 여러 전자부품들을 한 개의 작은 반도체 속에 넣는 방법이 발명되었다. 기술이 발전함에 따라 한 개의 반도체에 다양한 형태의 집적회로들이 개발되었고, 컴퓨터뿐만 아니라 라디오, 텔레비전, 카메라 등과 같은 다양한 전자제품들의 성능을 향상할 수 있게 되었다.
한편, AI 반도체란 인공신경망 알고리즘을 효율적으로 계산할 수 있는 반도체를 의미한다. 인공지능 기술의 핵심 기술 중 학습·추론 기술을 구현하기 위한 데이터, 연산 처리를 저전력, 고속 처리하여 효율성에 특화된 반도체를 의미한다. 2021년에 발표된 연구개발특구진흥재단의 보고서에 따르면, 기존 인공지능 시스템은 주로 데이터센터에서 학습과 추론을 병행하여 사용되었으나, 스마트폰 및 IoT 등의 보급 확산, 클라우드 기술 발전과 동시에 디바이스의 추론 기능의 수요가 증가하면서 이를 수행하기 위한 반도체 기술 중심으로 발전하고 있다.
놀랍게도 1980년대에도 인공지능 붐이 있었다. 그 중심에는 IBM (International Business Machines corporation) 인공지능이 있었지만, 당시의 인공지능은 현재의 인공지능과 너무 많은 차이가 났고, 삶의 혁명을 일으킬 수 있는 정도는 아니었다. IBM은 주로 중앙처리장치(CPU)라는 반도체를 주로 사용했지만, 완전히 효율적이지 못했다. 더 발전된 인공지능을 만들기 위해서 과학자들은 GPU를 사용하기 시작했고, 2012년 사물인식 대회에서 GPU 인공지능이 기존 프로그램들을 큰 점수 차이로 따돌리며 우승함으로써 결실을 맺게 된다. 이를 기점으로 CPU는 AI 반도체로서는 ‘과거의 AI 반도체’가 되었고, GPU가 ‘새로운 AI 반도체’가 된 것이다. 오픈 AI 또한 GPU를 챗 GPT에 사용하며 ‘GPU = AI 반도체’라고 생각하게 되었다.
AI를 비롯한 미래 산업에선 무한대에 가까운 데이터 처리가 필요하다. 기존 방식으로 폭발적으로 늘어나는 데이터를 처리하는 데 한계가 있는 만큼, 업계들에서 데이처 처리 속도를 높이거나 통신을 활성화하는 방법으로 한계 극복 시도에 계속 나서고 있다. 반도체 시장에 선두에 있는 회사는 엔비디아이다. 지난 22일 엔비디아가 시장 전망을 훌쩍 뛰어넘는 실적을 발표하자 삭소은행의 주식 전략 책임자 페테르 바른뤼는 “평생 커리어에서 이 같은 결과를 본 적이 없다”라며 엔비디아를 언급했다.
1993년 젠슨 황이 동료들과 함께 공동 창업한 이 회사는 처음에는 비디오게임이 더 빠르게 실행되도록 하는 GPU 틈새시장의 강자였다. 하지만 지난해 AI 열풍이 돌기 시작하며 구글과 애플 같은 빅테크 관련 회사들을 제치고 반전을 맞기 시작했다. 엔비디아의 GPU가 AI를 학습시키고 운용하는 데 가장 적합한 반도체라는 점이 알려지면서 주류 시장의 강자로 우뚝 선 것이다. 파이낸셜타임즈(FT)는 “엔비디아 매출의 약 30%를 빅테크가 차지하지만 이제는 자동차, 금융, 의료에 이르기까지 점점 더 많은 산업이 AI 컴퓨팅용 하드웨어에 투자를 서두르고 있다”며 “이제는 일본, 캐나다, 프랑스 같은 나라들이 자폐 AI 모델을 만들면서 엔비디아 고객은 더 많아지고 있다”고 전했다.
엔비디아뿐만 아니라 국제적으로도 반도체 열풍이 불고 있다. 일본은 첫 번째, 두 번째 공장에 이러 세 번째 반도체 공장 건설을 모색 중이고, 그 바로 옆에는 이미지 센서 칩 세계 1위 기업인 소니가 자리 잡고 있다. 미국 또한 2022년 ‘반도체법’을 제정하며, 중국의 반도체 굴기를 견제하고 AI 시대 기술 패권 전쟁에서 앞서 나가겠다고 전한 바 있다. 한국 또한 안정적인 공급을 목적으로 반도체 개발에 힘쓰고 있다. 지난 2022년 5월 윤석열 대통령은 ‘반도체가 대한민국 미래를 책임질 국가 안보 자산이라고 생각한다’며 ‘과감한 인센티브와 필요한 자원을 아끼지 않을 계획이다’라고 밝혔다.
[위즈덤 TECH] 20세기 인공지능이 처음으로 등장하며 사람들의 일상생활 또한 변해가고 있습니다. 기술이 점점 발전해나가는 것을 보며 미래에 인공지능이 접목할 수 있는 분야에 관해 칼럼을 연재합니다. 위즈덤 아고라 김지연 기자의 ‘위즈덤 TECH’로 인공지능이 전세계에 어떤 영향을 미치는지 만나보세요.
