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AI 칩 설계 시장은 성장 中…바이두, 알리바바도 뛰어든 이유는?

- 전년 반도체시장 매출비 R&D 투자율 최고치, ICP기업·스타트업 경쟁 합류
- 도메인 특화 칩 설계기술 각광, 벤처캐피탈(VC)도 주목

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 2017년 전세계 반도체시장이 전년비 22%의 높은 성장세를 보인 가운데 연구개발(R&D)에 대한 투자도 9.8% 증가한 것으로 나타났다. 벤처캐피탈(VC)의 반도체 기업에 대한 투자도 크게 늘고 있다. 지난해에만 10억달러, 올해 상반기에만 18억달러에 달한다. 

새로운 실리콘(칩) 설계 방법론의 등장으로 소규모 기업들도 칩 설계 시장에 진출 중이며 인공지능(AI) 기반의 비전(안면)인식 기술처럼 도메인 특화 기술 개발에 본격적으로 뛰어들면서 칩 설계 시장이 한동안 크게 성장할 것이라는 분석이다.

트렌드 변화는 기존 반도체 기업들이 주도적으로 시장을 이끌어온 칩 설계 시장에 글로벌 공룡 ICP기업들이 관련 시장에 뛰어들면서 본격화됐다. 

구글, 페이스북, 아마존의 경우 IoT 서비스 개발과 데이터센터 성능 향상을 목적으로 EDA 툴을 본격 도입하고 칩 설계에 나서고 있다. 테슬라, 덴소 등 자율주행차·전장부품 기업들 또한 자체 칩 설계팀을 구성하고 시스템 성능 개선에 집중하고 있다.

‘멘토 포럼 2018(Mentor Forum 2018)’ 행사차 방한한 월든 C 라인스(Walden C. Rhines) 멘토 지멘스비즈니스 회장. 그는 기자와 만난 자리에서 "기존 반도체 기업은 물론 중국계 스타트업, ICP기업이 칩 설계 시장에 뛰어들고 도메인 특화 칩 개발에 투자하는 R&D 비용도 크게 늘 것으로 예상된다"고 말했다.

지난 8월30일 국내에서 열린 EDA 기술 행사인 ‘멘토 포럼 2018(Mentor Forum 2018)’ 행사차 방한한 월든 C 라인스(Walden C. Rhines) 멘토 지멘스비즈니스 회장은 “2·3년 전 반도체시장에서 붐을 이뤘던 반도체 기업 간 인수합병(M&A)은 전체적으로 줄어든 상태”라며 “반도체 기업들이 주도적으로 시장을 이끌어온 칩 설계 시장에 일반 기업들이 속속 진출하고 있으며 VC들 또한 관련 기술에 적극적인 투자를 단행하고 있는 점은 눈여겨볼 대목”이라고 말했다.

◆정부 주도로 칩 설계 산업 키우는 중국
중국정부가 주도하는 대규모 자금 투입도 칩 설계 시장의 성장 요인으로 꼽힌다. 2014년 중국정부는 200억달러 규모의 펀드를 조성, 사모펀드를 통해 투자하고 있다. 

지방정부가 지원하는 1000억달러 펀드에서 절반가량인 470억달러를 칩 설계 부문에 투자하며 설계 기술기업 육성에 나서고 있다. 중국 내 반도체 설계기업의 수는 약 500개에서 2017년 기준 약 1400여개 기업으로 늘어난 상태다.

그간 범용 칩 위주였던 설계 기술 트렌드도 도메인 특화 설계로 변화 중이다. 아날로그·전력반도체 개발에 주력했던 것에서 미디어압축 프로세싱, 머신비전 프로세싱, AI 등 도메인 특화 아키텍처 칩 개발에 주력하는 기업이 늘고 있다.

벤처캐피탈(VC)이 팹리스 기업에 투자한 규모와 기술 부문. AI와 머신러닝 분야가 다수를 차지하고 있다. (사진을 클릭하면 크게 보입니다) [멘토 지멘스비즈니스 자료인용]

칩 설계 스타트업에 대한 펀딩 건수와 금액 또한 크게 늘었다. 이중 대부분이 중국자본으로 진행되고 있다. 멘토 지멘스비즈니스의 자료에 따르면 2017년 3·4분기에 단행된 관련 스타트업에 대한 투자는 큰 폭으로 늘었으며 대부분 머신러닝, AI 개발 분야에 집중됐다.

월든 회장은 “높은 컴퓨팅 파워, 고도화된 알고리즘의 개발, 특화된 콘텐츠가 다양한 현재 시장은 관련 비즈니스에 적용할 수 있는 환경이 조성된 상태”라며 “올해에만 14개의 AI 칩 설계 기업이 VC로부터 투자를 받았다. 이들 모두 안면인식, 자율주행차, 신경망 프로세스와 데이터 분석 기술에 최적화된 기업들”이라고 설명했다.

◆글로벌 ICP기업·스타트업이 설계 시장 파이 키울 듯
도메인에 특화된 AI·딥러닝 컨트롤러의 개발 종류를 보면 비전(안면인식) 분야가 다수를 차지하고 있다. 데이터센터에 적용되는 가속컴퓨팅 솔루션에도 적용되고 있으며 사람의 감정을 인식하는 분야에도 개발이 진행 중이다.

업계에서는 대규모 자본이 투입돼야 했던 칩 설계 시장에 스타트업과 같은 소규모 기업들이 진출이 가속화되는 이유로는 디자인(설계) 방법론의 변화를 꼽는다. 

칩 설계의 경우 검증·디버깅에 대한 시간 및 비용 단축이 중요한데, ‘하이레벨 프로그래밍 언어(High-Level Synthesis)’를 통해 설계 검증에서의 신속·정확성을 확보할 수 있는 환경이 구축되면서 프로세스 효율성을 높일 수 있다는 설명이다.

바이두의 AI 칩 쿤룬(Kunlun), 삼성전자의 14나노(nm) 공정이 적용됐으며 512GB/s 메모리 대역폭, 260TOPS의 연산처리속도를 지원한다. [source=Baidu newsroom]

구글(Google), 바이두(Baidu), 알리바바(Alibaba) 같은 글로벌 ICP기업들도 자체 칩 설계-생산을 목적으로 투자에 나서고 있다. 기 구축된 서버(데이터센터) 시스템 성능 향상으로 서비스 고도화, 자율주행차 기술 개발과 새로운 콘텐츠·서비스 비즈니스 확장을 위한 발판으로 삼고 있어 주목된다. 

구글의 경우 자체 개발한 텐서플로유닛(TPU)을 데이터센터에 적용한 상태다. 데이터분석에 활용하면서 AI 기술 고도화를 추진 중이며 최근에는 전세대 모델비 성능은 8배 높이고 발열은 줄인 TPU 3.0 버전도 공개한 바 있다.

바이두도 지난 7월 바이두 개발자 컨퍼런스에서 데이터센터, 클라우드, 자율주행차에 적용 가능한 AI칩셋 ‘쿤룬(Kunlun, 昆仑)’을 공개했다. 삼성전자의 14나노(nm) 공정이 적용됐으며 260TOPS의 연산능력을 제공한다. 소비전력은 100W 정도다. 

훈련용 칩과 추론용 칩으로 구성된 이 칩은 자체 개발한 심층 학습 프레임워크(PaddlePaddle)로 검색 서비스에 우선 적용될 것으로 알려졌다.

지난해 멘토 지멘스비즈니스의 EDA 툴을 도입한 알리바바도 전자상거래, 콘텐츠/서비스 고도화를 목적으로 칩 설계 기술 개발에 투자하고 있다. AI 스타트업에 투자도 적극 나서고 있는데, ‘센스타임(SensTime, 商湯)’이 대표적인 사례로 꼽힌다.

카메라 앞의 이미지가 실제 인물인지 이미지 조각인지 식별 가능한 이미지 분석 기술의 데모 영상 [source=SensTime newsroom]

중국 AI 스타트업으로 주목받고 있는 센스타임은 메사추세츠공대(MIT) 졸업생인 샤오우 탕(Xiao’ou Tang), 쑤 리 (Xu Li) 현 CEO가 2014년 설립한 컴퓨터 비전·딥 러닝 테크 스타트업이다. 딥 러닝 기반의 이동체 인식 기술 수준은 업계에서 정상급으로 평가받고 있다.

업계에 따르면 알리바바는 센스타임이 올해 상반기 진행된 시리즈C 라운드에 6억달러를 투자한 것으로 알려졌다. 알리바바는 센스타임, 바이퍼와 함께 AI 서비스 구현을 목적으로 2019년 안에 중국 상위도시를 대상으로 최소 5대의 수퍼컴퓨터를 구축한다는 계획이다.

월든 회장은 “레거시 반도체 기업은 물론 스타트업, ICP기업들이 칩 설계 시장에 뛰어들면서 도메인에 특화된 칩 개발에 투자하는 R&D 비용도 크게 늘 것으로 예상된다”며 “다양한 변수를 종합해보면, 반도체산업 성장세는 내년 초까지 이어질 것으로 예상된다. 메모리의 경우 올해 후반부터 내년까지 가격 성장세는 조금 둔화될 것으로 예상되나 비메모리 시장은 성장세를 이어갈 것으로 예상된다”고 말했다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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