[현장취재]차세대 반도체 기술 개발 및 산업동향

대전과총, 제181회 대덕과학포럼에서 김형준 한국과학기술원 차세대반도체연구소장 초청 특강
KIST 차세대반도체연구소는 메모리 이후 반도체산업 미래 먹거리 제시

대전과총 주최 제181회 대덕과학포럼이 24일 오전 7시 대전콘텐츠기업지원센터 2층에서 열려 참석자들이 단체 사진을 찍고 있다.

“KIST 차세대반도체연구소는 메모리 이후 반도체산업 미래 먹거리를 제시하고, 미래 10년을 내다본 반도체·양자 게임체인저 기술로 대한민국 미래 산업을 견인할 것입니다. ”

대전과총(회장 이종원) 주최 제181회 대덕과학포럼이 24일 오전 7시 대전콘텐츠기업지원센터 2층에서 열린 가운데 한국과학기술원 차세대반도체연구소장인 김형준 박사가 ‘차세대반도체 기술개발 및 산업동향’을 제목으로 한 특강을 통해 이같이 말했다.

김성현 대전과총 운영위원이 사회를 보고 있다.

김성현 대전과총 운영위원(에트리 책임연구원)의 활기차고 유머러스한 사회로 열린 이날 대덕과학포럼에서 이종원 대전과총 회장은 인사말을 통해 “요즘 가장 핫한 테마인 차세대 반도체에 관해 김형준 박사님을 모시고 대덕과학포럼을 개최하게 돼 상당히 큰 보람을 느낀다”고 말했다.

이종원 대전과총 회장이 인사말하고 있다.

이 회장은 이어 “대덕과학포럼은 국내외 과학기술 주요 이슈 등에 대한 심층 토론을 통해 지역 부흥과 국가 발전을 도모하는 문제를 도출하고 정보와 안부를 교환하는 네트워크로서 지역 과학기술 발전 싱크탱크”라고 소개했다.

한국과학기술원 차세대반도체연구소장인 김형준 박사가 '차세대반도체 기술개발 및 산업동향'을 제목으로 특강하고 있다.

이날 김형준 키스트 차세대반도체연구소장은 키스트의 주요 연구 분야에 대해 “전문연구소는 뇌과학, 차세대반도체, AI로봇, 기후 환경 연구소가 있고, 연구본부는 바이오 메디컬융합, 첨단소재기술, 청정신기술, 연구자원·데이터 지원 본부가 있다”고 소개했다. 또 “분원으로는 천연물과 미래농업을 연구하는 강릉분원 천연물연구소, 탄소복합소재를 연구하는 전북북원 복합소재기술연구소,바이오와 환경규제 대응 연구를 하는 KIST 유럽연구소, 계산과학과 기계학습을 연구하는 한-인도 과학기술협력센터가 있다”고 소개했다.

김형준 소장은 이어 “반도체 관련 대외적 환경 변화를 보면 초고성능·초저전력·지능형반도체 원천기술 확보로 패러다임이 전환되고 있다”고 밝혔다. 또 “반도체 성장률과 국가별 시장 점유율을 보면 글로벌 반도체 시장은 미국이 50%를 점유하고, 한국은 2013년 이후 시장점유율 2위를 지속하고 있다”며 “100대 반도체 기업 국가별 분포를 보면 중국, 미국, 대만, 일본, 네덜란드, 한국, 이스라엘 순”이라고 소개했다.

한국과학기술원 차세대반도체연구소장인 김형준 박사가 '차세대반도체 기술개발 및 산업동향'을 제목으로 한 특강에서 키스트의 주요 연구 분야에 대해 설명하고 있다.

김 소장은 “반도체 주도권 경쟁은 중국, 미국, EU, 대만, 일본이 각축을 벌이고 있는데, 미중 첨단기술 패권 경쟁이 특히 치열하다”고 말했다. 또 “현재까지 국내 반도체 산업계는 메모리반도체에 편중돼 있는데, 시스템 반도체 분야는 미국의 경쟁력이 압도적이고, 국내에서 관심과 투자가 증가하고 있지만 단기적으로 글로벌 시장점유율 확대는 난제”라고 우려했다.

김 소장은 “차세대 컴퓨팅 반도체가 필요한 이유는 초연결, 인공지능 사회가 도래하면서 거대 복잡 계산 필요성이 급증하고 있기 때문”이라며 “차세대 컴퓨팅 반도체는 거대 복잡 계산량 증가에 따른 연산시간과 기하급수적인 전력 소모를 획기적으로 줄여준다”고 전했다. 김 소장은 일례로 “기존 컴퓨터가 1000시간이 소요되는 일을 차세대 컴퓨터는 1시간에 마칠 수 있다”고 소개했다. 특히 “현대 컴퓨터로도 풀기 어려운 난제인 일기예보와 재난예측, 금융위기 경고, 생산과 유통을 최적화하는 스마트 팩토리 등에 관해 랜덤 연산 컴퓨팅으로 최적 조합을 확률과 함께 빠르게 출력 가능하다”고 전했다.

김 소장은 “저희 연구소에서는 랜덤연산 프로세서 개발을 목표로 양자컴퓨팅 연구도 하고 있다”며 “거대 조합 최적화 문제를 특화 연산하는 RPU는 고난도 계산이 필요한 난해 문제에 대한 미래 지향적인 문제 해결과 사회 비용 절감 효과가 있고, 에너지와 연산 시간 감축으로 인공지능과 빅데이터 수요 증가에 따른 사회적 요구에 대응하는 파급효과가 있다”고 설명했다.

김 소장은 “양자컴퓨팅은 초고속 연산, 양자통신은 초신뢰 보안, 양자센서는 초정밀 계측을 가능하게 해서 양자기술이야말로 경제, 과학, 의료 등 모든 분야에서 엄청난 혁신을 가져다 준다”며 “대한민국과 키스트는 양자컴퓨팅 분야에서 양자컴퓨팅의 길목 기술을 양자 소자·공정 역량으로 돌파구를 마련하고 디지털을 넘어 퀀텀의 시대로 양자과학기술 대도약이 필요하다”고 강조했다.

김 소장은 또 “글로벌 반도체는 현재 살벌한 전쟁 중“이라며 “동맹국 전략, 후발 기업 불허,승자독식, ‘한번 실수는 나락’으로 표현할 수 있다”고 전했다.

김 소장은 “연구 결과가 파급력 높은 성과로 이어져 국가·사회적 문제를 해결하는 임무중심 R&D로의 전환을 미룰 수 없는 시점”이라며 “임무 설정에서 연구팀 구성, 예산배분, 관리, 사업화까지 전주기를 수행하는 PM제도를 신설하고, 전담지원조직 배치와 연구비·인력·인프라를 우선 배분하는 연구지원 집중, 외부 우수 인력 유치와 특별채용, 겸직 등 개방형 연구팀을 구성하는 수행방식 혁신을 모델로 제시한다”고 말했다.

김 소장은 이어 “반도체 분야는 연산능력 1000배, 전력소비 100분의 1인 새로운 방식의 초거대 연산반도체(RPU) 개발과 실용화가 필요하고, 양자 분야는 광기반 양자프로세서(CPU)와 분산형 양자 컴퓨팅 개발을 통해 대규모 양자 컴퓨터를 실현해야 된다”고 강조했다.


한성일 기자 hansung007@