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“반도체 시장 ‘성장률’, 앞으로 20년간 더욱 증가할 것”

기사승인 2018.10.16  08:44:52

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- 월든 C 라이스 멘토, 지멘스 비즈니스 회장

[EPNC=양대규 기자] 반도체 시장은 2017년 22%의 성장을 보이며, 역대 최고의 호황을 기록했다. 이에 대해 반도체 산업의 성장이 아직 초기 단계며 앞으로 더 높은 성장세를 보일 것이라는 전망이 나오고 있다. 전자 설계 자동화(EDA) 소프트웨어 글로벌 기업 멘토, 지멘스 비즈니스의 월든 C 라인스 회장은 “반도체 시장이 2038년까지 20년간 성장률이 계속해서 증가할 것”이라며, “2050년쯤부터 시장 성숙도가 최고치에 달할 것”이라고 전망했다.

월든 C 라이스 멘토, 지멘스 비즈니스 회장

한국 멘토가 지난 8월 30일 개최한 ‘Mentor Forum 2018’에 참석차 방한한 월든 C 라인스 회장은 “기존에는 반도체 칩 설계 비용이 많이 들기 때문에 대기업을 대상으로만 사업이 가능했으나 현재는 반도체 업체가 아닌 곳에서도 칩을 설계하고 있다. 또한, 기존에 반도체 시장이 성숙됐다고 하는데, 반도체 칩 설계 산업은 적용 분야가 늘어나며 지속적으로 확대되고 있다”고 전세계 반도체 시장의 잠재력이 높다고 분석했다.

이와 관련해 멘토는 디자인 방법론의 변화로 인해 소규모 기업도 반도체 칩 설계가 가능해지고 있으며, AI 등 도메인 특화 아키텍처 제품의 개발이 증가하며 반도체 설계 산업이 지속 성장할 것이라고 설명했다.

2017년부터 2018년 상반기에는 반도체 시장이 크게 성장했다. 2017년에는 22%라는 큰 성장세를 보였다. 2017년도에는 인수합병 활동은 크게 줄며, R&D 투자가 9.8%로 크게 증가했다. 특히 벤처 캐피탈들의 반도체 업체에 대한 투자가 크게 증가하고 있다. 2009년부터 2012년에는 연간 10억 달러, 그 후로 4년동안은 연간 4억 달러, 2017년 10억 달러, 2018년 상반기에만 18억 달러 투자가 이뤄지는 등 크게 증가하고 있다

반도체 칩 설계에 뛰어드는 글로벌 기업들 & 중국의 투자

월튼 회장은 많은 글로벌 기업들이 직접 칩 설계에 나서며 반도체 시장이 크게 성장하고 있다고 밝혔다. 구글, 페이스북, 아마존 같은 기업들도 EDA 유저가 됐다. 사물인터넷(IoT) 개발, 서버성능 향상 등의 목적으로 직접 칩 설계에 나서고 있는 것이다. 또한, 보쉬 등의 300여 자동차 관련 기업들이 맞춤형 집적 회로 제작에 나서고 있다. 테슬라 같은 경우도 자체적인 칩 설계팀을 구성해, 자율주행차의 성능 개선에 나서고 있다.

이밖에도 중국 정부의 막대한 자금 투입도 반도체 시장 성장의 주요 원인으로 짚었다. 2014년도에 중국 정부가 200억 달러의 펀드를 조성해 사모펀드를 통해 기업에 투자했고. 1000억 달러 펀드를 지방 정부가 지원해 반도체 산업에 투자하고 있다. 이 중 470억 달러를 칩 설계에 투자하기로 결정하는 등 시장의 지속적인 성장을 견인 중이다. 이런 시장 육성으로 500개에 불과하던 중국의 반도체 설계 전문 기업의 수가 현재는 1400여 기업으로 증가했다. 또한, 반도체 설계업체의 규모 자체도 2006년에는 100~500명 규모의 회사가 22.1%였으나 2015년에는 43.3%로 증가했다. 중국 설계업체들의 활동을 살펴보면 파워디바이스, 아날로그 디바이스 개발에 주력했으나 최근에는 첨단 제품인 비디오 압축, 머신비전 프로세싱, AI 등 도메인 특화 아키텍처 제품 디자인에 나서고 있다.

도메인 특화 아키텍처가 반도체 시장의 새로운 흐름 만들어

월든 회장은 “이처럼 이제는 새로운 ‘도메인 특화’ 아키텍처 또는 칩이 반도체 시장의 새로운 웨이브를 만들고 있다”며, “특정 기능에 특화된 솔루션 개발에 주력하고 있는 것이다.  이제 시장에서 원하는 고성능과 비용 절감, 프로세싱 능력을 높일 수 있는 반도체 칩 디자인을 위해서는 도메인 특화 아키텍처를 개발해 특정 기능을 잘하는 제품을 공급하는 것이 중요하다”고 설명했다.

멘토는 AI 반도체 산업에 대한 펀딩의 증가를 도메인 특화 아키텍처 개발의 예로 들었다. 스타트업 회사에 대한 초기 펀딩의 추세를 살펴보면, 2017년 3분기부터 투자가 큰 폭으로 증가했다. 이런 펀딩은 주로 AI와 머신러닝 솔루션 개발 분야에 이뤄지고 있다. AI 개발은 1986년부터 이미 진행돼 왔던 것이지만, 최근에 들어야 투자자들의 큰 관심을 받고 있다.

당시 AI 기술이 처음 나왔을 때는 분석할 데이터도 적었고, 컴퓨팅 프로세싱 능력도 낮았다. 또한, 고도화된 알고리즘도 없었고, 돈을 벌 킬러 솔루션도 없었다. 현재는 이런 난관들이 사라지고, 비즈니스에 적용할 수 있는 시장환경이 조성되며 큰 투자가 이뤄졌다. 2018년에 들어서만도 14개의 AI 전문 반도체 설계 업체가 투자를 받은 것으로 나타났다. 해당 기업은 얼굴 인식 기술, 자동차, 임베디드 신경망 프로세스, 데이터센터·데이터 분석 최적화 기업 등이다. 이런 AI 쪽에 투자가 중국 자금으로 진행되고 있다. 

현재 도메인 특화 아키텍처의 주요 개발 분야를 살펴보면, ▲비전·얼굴인식 분야가 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 ▲클라우드와 고성능 컴퓨팅을 활용한 데이터 분석에 ▲자율주행차는 많은 스타트업들이 칩 설계를 진행 중이며 ▲냄새 인식 쪽에도 많은 투자가 이뤄지고 ▲사람의 다양한 감정 변화에 맞춰 컴퓨터가 대응하는 분야도 개발이 진행되고 있다.

스타트업 뿐만 아니라 마이크로소프트(MicroSoft)같은 큰 기업들도 AI 칩 설계에 적극 나서고 있다. 증강 학습 디바이스, 가상 학습 디바이스, 홀로그램 등을 활용한 디바이스 개발 등 도메인 특화 디바이스 개발에 나서고 있다.

HLS로 제품 개발 소요 시간 75% 줄여

월든 회장은 “얼마 전까지만 하더라도 소규모업체들은 칩 설계가 힘들었으나, 디자인 방법론에 변화가 오면서 도메인 특화 프로세스 개발이 가능해졌다”며, “주로 컴퓨터 비전, 고대역폭 이동통신, 비디오 압축 등의 분야에서 진행되고 있으며, 혁신 제품 개발을 위해 빠른 타임투마켓을 위한 지원, 후기 테스트 이후 쉬운 변경, 검증·디버깅 등 검증에 소요되는 시간과 비용을 단축시켜줘야 한다”고 강조했다.

최근에는 HLS(하이 레벨 프로그래밍 언어를 직접적으로 지원해 검증과정의 신속성과 정확도를 높일 수 있음, High-Level Synthesis)를 사용해 신속한 검증으로 제품 개발에 소요되는 시간을 75%나 단축할 수 있다. 칩 디자이너들은 HLS를 사용해 성능이 가장 좋은 것을 선택할 수 있게 됐다는 것이다. 엔비디아(NVIDIA)는 실제로 HLS를 사용해 AI나 칩 설계를 함으로써 생산성을 50% 높이고, 소요 비용을 80% 절감했다. 또한, 칩 개발에 기존에는 3개월 동안 1000CPU가 소요됐으나 HLS를 사용해 2주 만에 14CPU로 작업을 완료했다.

반도체 성장률 2038년 정점, 2050년 성숙기 접어들 것

월든 회장은 “새로운 칩 설계 방식의 변화는 일시적인 트렌드가 아니다. 이에 반도체 시장은 지속성장할 것”이라며, 1825년도에 벤자민 곰펄츠가 발표한 수학 모델을 이용해 “현재 시장은 거의 초기 단계로, 2038년도가 되면 칩 개발 성장률이 정점에 달할 것으로 예상된다.  2050년이 되면 성숙기에 접어들 것으로 예상된다”고 설명했다.

곰펄츠 모델은 초반 완만한 상승과 중반 급격한 성장세, 후반부에 완만한 성숙기를 보인다. 이 그래프는 암세포 증가, 인구 증가, 모바일폰 사용자의 증가, 금융 시장 영향 등에 사용해 왔다. 이 공식은 모바일 폰 사용자 가입자 수, PC 노트북 증가 추이를 통해 확인됐다.

멘토는 곰펄츠 공식을 ‘반도체 실리콘 트랜지스터 시장’에 적용해 얼마나 성장할 것인지를 예측해 이와 같은 결과를 예상했다. 또한, 반도체 산업의 성장세는 2019년 초까지 진행될 것으로, 메모리 성장세는 2018년 후반과 2019년에 메모리 가격의 성장세는 조금 둔화되나, 비메모리 시장은 성장세를 이어갈 것이라 전망했다.

 

양대규 기자 yangdae@epnc.co.kr

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