[시사프라임 / 박세연 기자] 정부가 국산 AI반도체의 국내 시장 조기 창출과 글로벌 시장 진출을 위한  'K-클라우드 프로젝트' 사업을 본격화한다. 이를 위해 국산 NPU(신경처리망장치) 데이터센터를 구축하기 위해  2023년~2025년  3년간 1000억원을 투자한다. 여기에 K-클라우드 기술을 추가 개발에 1조원 규모의 예타 사업을 추진한다. 향후 5년간 AI 반도체 석·박사 인력을 양성하기로 했다.

26일 과학기술정보통신부 경기도 성남시 판교 NHN 본사에서 '제3차 AI 반도체 최고위 전략대화'를 주재하고 'K-클라우드 프로젝트' 1단계 착수보고회를 진행했다.

K-클라우드 프로젝트는 세계 최고 수준의 초고속·저전력 국산 AI 반도체를 개발, 이를 데이터센터에 적용해 국내 클라우드 경쟁력을 강화하기 위한 정책이다.

정부는 지난해 12월 ‘국산 AI반도체를 활용한 K-클라우드 추진방안’을 발표하며 2023년부터 2030년까지 총 8,262억원을 투자해 국산 AI반도체를 3단계(NPU → 저전력PIM → 극저전력PIM)에 걸쳐 고도화한다. 또, 단계별로 데이터센터에 적용해 클라우드 기반 AI서비스까지 제공하는 실증사업도 함께 추진한다.

최근 챗GPT 등 초거대 언어모델 기반의 생성형 AI 등장과 확산으로 AI 반도체 시장이 폭발적으로 성장할 것이란 전망에 따라 국산 AI반도체(NPU) 출시와 상용화로 본격적인 시장 진출에 나서기 위한 목적이다.

엔비디아는 물론 AMD, MS, 아마존, 구글 등 글로벌 기업들이 AI반도체 개발 경쟁이 본격화된 것도 국내 'AI 반도체' 생태계 구축에 잰걸음에 나선 이유다.

글로벌 시장조사업체 가트너에 따르 세계 AI반도체 시장이 2021년 347억 달러에서 2026년 861억 달러(現 메모리 반도체 시장의 50% 규모)로 연평균 16% 급성장할 것으로 전망이다.

이날 착수보고회를 통해 본격 착수하는 1단계는 상용화 초기 단계인 국산 NPU를 데이터센터에 적용하고, 클라우드 기반 AI 서비스까 제공하는 실증사업이다.  국산 NPU 데이터센터 구축사업(신규)과 기존 AI·클라우드 서비스 개발 사업을 연계해 올해 376억원을 시작으로, 2025년까지 1000억원을 투자한다. 올해 2월 사업 공고를 시작하여 5월에 협약을 완료헸다. 

정부는 ‘K-클라우드 프로젝트’를 통해 올해부터 국산 NPU 데이터센터 구축사업 등에 착수, 국산 AI반도체를 클라우드 데이터센터에 적용하고 서비스까지 실증하여 레퍼런스를 조기 확보할 수 있도록 한다. 이를 토대로 국산 AI반도체의 국내 시장을 조기 창출할 뿐 아니라 글로벌 시장 진출까지도 지원한다는 계획이다.

국산 NPU 데이터센터는 AI반도체 Farm 구축 및 실증(민간), AI반도체 시험검증 환경조성(공공, 광주 AI집적단지) 2개 부문 구축된다.

초기에는 ‘연산용량 10PF(페타플롭스, 초당 1000조번의 부동소수점 연산 실행) 이상’의 국산 NPU 기반 데이터센터 구축이 목표였으나, 참여 기업들의 적극적인 의지로 각 데이터센터의 연산용량은 2배로 확대된 총 39.9PF 규모다.

이번 사업에는 네이버클라우드, NHN클라우드, KT클라우드 등 클라우드 기업과 리벨리온, 사피온, 퓨리오사AI 등 AI반도체 기업이 참여한다.

NHN클라우드는 민간·공공 부문에 각각 11PF(총 22PF)의 국산 AI반도체 기반 데이터센터를 구축한다. 이번 사업의 50% 이상으로 참여 사업자 중 최대 규모다.

회사는 국내 최초로 클라우드 환경에서 국산 AI반도체 전용 서버 40여대를 구축·운영, 위치, 화질, 의료, 패션 등 분야에서 7종의 응용서비스를 실증한 경험을 토대로 K-클라우드 생태계 발전을 적극 지원한다는 계획이다.

네이버클라우드는 총 9PF의 국산 AI 반도체 기반 데이터센터 구축에 나선다. 퓨리오사AI 칩을 적용해 자연어처리, 교육, 안전관제 분야의 실증서비스를 검증한 이후 다른 국산 AI반도체를 추가 적용해 운영한. 검증된 레퍼런스와 기술력을 확보해 아시아, 북미 등 보유하고 있는 자체 리전(복수의 클라우드 데이터센터)에 점진적으로 확산, 배포하여 경쟁력을 확보한다는 계획이다.

KT클라우드는 총 8.9PF 규모의 국산 AI반도체 기반 데이터센터와 클라우드 플랫폼을 설계·구축하고, AI응용서비스를 실증한다는 계획이다. AI 풀스택을 완성해 오는 2025년까지 글로벌 시장에 진출하겠다는 포부도 밝혔다. KT 초거대 AI '믿음'의 국산 AI 반도체 기반 상용화 가능성을 검증할 계획이다.

사업에 참여하는 AI 반도체 기업 각각의 포부와 의지도 밝혔다. 

사피온은 AI 반도체 기업 가운 최대 규모인 20PF(공공 10PF, 민간 10PF)에 해당하는 칩을 공급한다. 올해는 X220을 활용해 시범 서비스를 위한 인프라를 구축하고, 내년엔 부동소수점 연산에서 4배 이상 성능 효율 향상을 제공하는 X330으로 초거대언어모델(LLM) 및 영상처리응용 등에 활용되는 데이터센터를 구축한다. 관제, 의료, 국방, 교통 등 다양한 분야에서 실증을 진행하여 인프라를 검증하고, 지속적인 수요 창출의 기회로 삼겠다는 각오다.

리벨리온은 삼성전자 5나노 EUV(극자외선) 공정을 통해 생산된 AI 반도체인 '아톰'을 활용해 1차년도에 2PF 이상, 3차년도까지 총 8.9PF 이상의 칩을 공급하고 지능형 관제 솔루션과 헬스케어AI 솔루션을 실증할 예정이다. K-클라우드 프로젝트’를 해외 진출의 계기로 삼겠다는 계획이다.

퓨리오사AI는 자사 NPU인 '워보이'와 차세대 칩인 '레니게이드'를 클라우드 기업에 공급해 관제, 자연어, 교육 분야의 AI서비스를 실증할 예정이다.

과기정통부·광주광역시와 함께 광주광역시 첨단 3지구에 AI산업융합 집적단지를 조성 중인 인공지능산업융합사업단(AICA, 김준하 단장)은 “AI집적단지의 핵심 시설인 AI 데이터센터 내에 국산 AI반도체를 시험·검증·실증하는 클라우드 환경 구축을 진행하고 있다”면서 “특히, 광주광역시 CCTV 통합관제센터에 국산 AI반도체를 실증함으로써 전국의 CCTV 통합관제센터에 국산 AI 반도체를 적용할 수 있는 기반을 마련하고, 국내 AI반도체의 시장 경쟁력 강화를 도모할 수 있을 것으로 기대된다”고  밝혔다.

◆K-클라우드 2~3단계 기술개발에 1조 규모 예타…석·박사급 인재 양성

이날 착수보고회 이후에는 K-클라우드 프로젝트 2~3단계 기술개발을 위한 예타사업 추진방안도 논의됐다. 

2단계는 메모리에 프로세서 기능을 추가하여 고성능·저전력 구현하는 디램 기반 상용 핌(PIM)과 국산 엔피유를 접합(패키징)해 세계적 수준의 연산 성능을 저전력으로 구현(DRAM 기반 PIM)한다.

3단계는 비휘발성 메모리를 활용, 아날로그 엠에이시(MAC)* 연산 기반의 엔피유·핌을 개발하여 극저전력화를 달성한다.

 이를 위해 △데이터센터 인프라 및 HW 개발 △데이터센터 컴퓨팅 SW 개발 △AI반도체 특화 클라우드 기술 개발 등에 1조원 규모의 예타를 기획 중이다. 예타 대상 선정을 위한 기획보고서를 올 하반기 제출할 예정이다.

AI 반도체 개발 및 인공지능 소프트웨어 역량을 확보하기 위해선 인력 확충도 필요하다. 정부는 세계 최고 수준의  AI 반도체 인력 수요가 필요하다고 보고 석·박사 인재 양성도 본격화한다.

앞서 올해 서울대, 한양대, KAIST 등 3개 대학은 AI반도체 대학원 사업에 선정돼 주요 연구ㆍ교육 계획을 발표했다.