"미래 AI 핵심, GPU 대체"...韓, 뉴로모픽 선도 개발 나섰다

"미래 AI 핵심, GPU 대체"...韓, 뉴로모픽 선도 개발 나섰다

국내 대학 '네오 칩' 개발 성과...미국 인텔·유럽 신센스 등도 상용화 경쟁

반도체ㆍ디스플레이입력 :2024/05/27 14:04

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"현재 뉴로모픽 반도체는 미국과 유럽 등을 중심으로 개발이 진행되고 있습니다. 대표적으로 인텔이 자체 뉴로모픽 프로세서와 이를 기반으로 한 시스템을 지속 개발하고 있죠. 한양대학교도 '네오2(Neo v2)' 칩을 개발하는 등 성과를 내고 있습니다." 

27일 정두석 한양대학교 신소재공학부 교수는 서울 양재 엘타워에서 열린 '2024 뉴로모픽 반도체 워크샵'에서 뉴로모픽 반도체 연구동향에 대해 이같이 밝혔다.

뉴로모픽 반도체는 인간 뇌의 구조와 기능을 모방해 설계된 반도체다. 신경 세포를 뜻하는 뉴런(neuron)과 형태(morphic)라는 단어가 결합됐다. 병렬 연산으로 방대한 양의 데이터를 빠르게 처리하며, 저전력 특성을 갖춰 AI 산업에 특화된 점이 가장 큰 특징이다.

정두석 한양대학교 교수가 '2024 뉴로모픽 반도체 워크샵'에서 발표를 진행하는 모습(사진=장경윤 기자)

김형준 차세대지능형반도체사업단 단장은 "현재는 엔비디아의 GPU(그래픽처리장치)가 AI 산업에서 강세를 보이고 있으나, GPU의 시대가 지속가능하지는 않을 것으로 본다"며 "AI 데이터센터에 필요한 전력이 향후 급증하기 때문"이라고 밝혔다.

김 단장의 설명에 따르면, 데이터센터의 전력소모량은 2020년 260TW/h(테라와트시)에서 2022년 460TW/h로, 2027년에는 1060TW/h까지 증가할 것으로 예상된다. 국내 원전의 전력 생산량이 약 8TW/h라는 점을 고려하면 매우 막대한 양이다.

 

때문에 국내 반도체 학계는 기존 GPU나 대안격인 NPU(신경망처리장치) 대비, 전력을 더 적게 쓰는 뉴로모픽 반도체가 미래 AI 시대를 주도할 것으로 전망하고 있다.

유회준 반도체공학회 회장은 "인간의 뇌가 가장 적은 에너지를 소비하면서 가장 앞선 지능을 보여주기 때문에, 이를 모방하는 뉴로모픽 반도체로 나아가야 한다"며 "특히 정부에서도 뉴로모픽 반도체를 과감하게 사업화하겠다고 선언하고 지원하고 있어, 우리나라가 확실히 선두에 설 수 있을 것"이라고 강조했다.

정두석 한양대학교 교수는 디지털 뉴로모픽 반도체의 연구동향에 대해 발표했다.

현재 뉴로모픽 반도체를 개발하는 주요 국가로는 미국, 유럽이 있다. 미국에서는 주요 반도체 기업인 인텔이 '로이히(Loihi)'라는 이름의 프로세서를 개발하고 있다. 지난 2018년 1세대 칩이, 2022년 2세대 칩이 공개됐다.

정 교수는 "인텔은 로이히 프로세서와 더불어 뉴로모픽 반도체용 소프트웨어 및 시스템 개발을 지속 개발하고 있다"며 "이외에도 미국 스탠포드대학교와 샌디아국립연구소가 관련 칩을 개발 중이고, 유럽 신센스(SynSense) 등이 뉴로모픽 프로세서 상용화에 성공했다"고 설명했다.

 

장경윤 기자

 

 

https://www.thebigdata.co.kr/view.php?ud=202403110403431497cd1e7f0bdf_23

자람테크놀로지, 주가 급등…韓 '뉴모로픽 컴퓨팅' 기술 개발에 주목

 

*자람테크놀로지

 

매출 실적

(단위: 백만원)

매출유형	품 목		2024년 1분기 (제25기 1분기)	2023년 (제24기)	2022년 (제23기)
제 품	XGSPON칩 및 관련제품	수출	36	205	129
		내수	23	1	130
		소계	59	206	259
	광트랜시버	수출	-	-	95
		내수	480	4,761	5,650
		소계	480	4,761	5,745
	기가와이어	수출	142	941	4,912
		내수	-	12	-
		소계	142	953	4,912
	DVT, SOC	수출	-	1,483	3,685
		내수	851	1,077	976
		소계	851	2,560	4,661
	기타 제품	수출	-	-	14
		내수	346	321	277
		소계	346	321	291
용역매출	XGSPON칩 및 관련제품	수출	4,029	2,553	-
		내수	-	-	-
		소계	4,029	2,553	-
	기타 용역	수출	-	-	-
		내수	43	226	91
		소계	43	226	91
기타매출		수출	7	39	14
		내수	1	4	146
		소계	8	43	160
합  계		수출	4,215	5,221	8,848
		내수	1,743	6,402	7,270
		합계	5,958	11,623	16,118

 

수출이 거의 70%를 차지하고 있다. 

 

 

* 통신반도체(XGSPON칩)

 

당사의 대표적인 제품은 통신반도체인 XGSPON칩으로 이는 당사가 직접 설계하고 개발한 제품입니다. PON기술이란 하나의 광신호를 여러 신호로 쪼개는 기술입니다.

 

PON(Passive Optical Network) 기술은 광케이블 인프라의 효율성을 제고하기 위한 기술로서, 전화국사에 설치되는 장비인 OLT(Optical Line Terminal)와 다수의 ONU(Optical Network Unit, 사용자쪽에 설치되는 단말기)를 점대다중점(Point to Multi Point) 방식으로 연결하는 기술입니다. 즉 하나의 OLT에 다수의 ONU를 결합하는 1:N 방식의 통신 기술이라고 할 수 있습니다. 

 

OLT는 주로 전화국에 설치되어 백홀과 액세스망을 연결하는 역할을 합니다. ONU는 아파트 동 지하에 설치되며, OLT와 광케이블로 연결되어 가입자에게 인터넷 서비스를 제공하는 제품입니다. 

 

광케이블을 이용한 통신은 전화국과 기지국 혹은 전화국과 단말기의 연결에 주로 사용되는데, 점대점 연결방식(1:1 통신방식)은 아래의 그림에서 보는 것처럼 각 통신노드구간에 복수의 광케이블 설치가 필요합니다. 가까운 거리에서는 복수의 광케이블을 설치하는 것이 큰 문제가 되지 않지만 전화국과 기지국의 거리가 멀어지게 되면, 광케이블을 매설하고 관리하기 위한 비용이 크게 증가하게 됩니다.

 

점대점(1:1) 통신방식에서 광케이블의 높은 매설비용과 관리비용을 절감하기 위한 대안이 점대다중점(1:N, Point to Multi Point)방식의 연결방식입니다. 이처럼 점대다중점 방식의 연결에 필요한 기술이 PON(Passive Optical Network)으로 하나의 광케이블 신호를 여러 개의 광케이블 신호로 쪼개는 기술입니다. 

 

PON기술을 기가bps급의 높은 속도로 구현한 것이 GPON기술입니다. 고화질 동영상 및 OTT(Over the top) TV 서비스에 대한 수요가 증가함에 따라 인터넷 사용자들이 필요로 하는 데이터의 양이 증가하고 있으며, 증가하는 데이터 처리를 위한 속도향상 필요성이 대두되면서 GPON 기술에 대한 수요 또한 증가하였습니다. 

 

GPON 기술에 쓰이는 반도체는 전달하는 광신호의 전송속도에 따라서 종류가 나뉩니다. 신호가 갈라지기 전 단일한 광신호의 전송속도에 따라서 2.5기가 PON(2.5GPON), 10기가 PON(XGSPON), 25기가 PON(25GPON), NGPON2 등이 있습니다.

[GPON 기술 비교]

구분	2.5 GPON	XGSPON	NGPON2
대역폭	상향 1.25G 하향 2.5G	상향 10G 하향 10G	상향 40G 하향 40G
최대가입자수	64	256	256
거리	20km	20km	20km
광파장	1490nm 1310nm	1577nm 1270nm	1596~1603nm 1524~1544nm
표준화	ITU-T G984	ITU-T G.9807	ITU-T G.989

(출처: 당사자료)

당사의 XGSPON 칩은 상하향 10Gbps의 전송속도를 지원하며, 최대 64개의 무선기지국이나 단말기를 하나의 광케이블을 통해서 연결할 수 있습니다. 당사의 XGSPON칩은 ITU-T에서 정의한 국제표준을 충족하고 있습니다.

 

해당 국제표준을 충족하는 제품은 인텔맥스리니어, 브로드컴, 코티나 등 소수의 해외선진업체만 개발에 성공하여 시장을 과점하고 있습니다. 5G용 통신반도체는 높은 진입장벽과 개발 난이도로 국내 기업이 직접 개발 및 상용화한 것은 고무적인 성공 사례입니다. 특히 당사 제품은 글로벌 경쟁사 제품 대비 전력소모나 가격 등 여러 측면에서 우위를 보이고 있어 향후 글로벌 시장점유율을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다

 

당사는 XGSPON 칩의 빠른 상용화를 위해서 해당 반도체칩을 광트랜시버와 결합한 XGSPON SFP+ ONU(XGSPON 스틱)를 개발하였습니다. 해당 제품은 당사 반도체칩의 강점인 저전력 특성과 고정밀 시각동기화 특성을 최대로 활용가능한 구조로 개발되었으며, SFP+ ONU에 요구하는 2.0W 이하의 전력소모를 만족하는 세계 최초의제품입니다.

 

XGSPON칩 및 XGSPON SFP+ ONU는 국내외 다양한 기술 포럼 및 기술대전에서 많은 수상을 하였습니다. 글로벌 네트워크 기술포럼으로 가장 규모가 큰 BBWF에서 FMC(유무선 융합기술: Fixed Mobile Convergence) 기술부문 대상을 수상하였으며,‘21년 대한민국 기술대상과 전파방송기술 대상 등을 수상하였습니다.

 

 

[주요 용어 정의]

용어	설명
XGSPON SOC	일대 다중(1:N) 장비 연결에 쓰이는 통신반도체(PON SOC(system on chip))로서 10기가(XG)의 전송속도를 지원함
XGSPON SFP+ ONU	XGSPON SOC를 광트랜시버와 결합한 제품으로 OLT가 송신한 광신호를 전기신호로 전환하여 사용자가 이용할 수 있도록 지원함
광트랜시버	광케이블과 데이터 전송장비 사이에서 전기신호를 광신호로, 광신호는 전기신호로 변환하는 역할을 수행함
라우터	컴퓨터 네트워크 간에 데이터 위치에 대한 최적의 경로를 설정함으로써 여러 네트워크가 연결되도록 하는 기능을 수행하는 핵심 장치
PON	수동 광통신망(PON; Passive Optical Network). 최종 사용자에게 신호를 전달하는 과정에 분배기를 이용하여 일대 다중(1:N) 연결을제공하는 통신방식
OLT	광가입자망의 일부로서 통신사업자 전화국사에 설치되어 백본망과 가입자망을 서로 연결하는 광가입자망 구성장치.  전화국사에 존재하는 OLT는 가입자 가정 내에 있는 ONU와 대응됨
Optical Splitter	OLT에서 송신된 광신호를 다수의 단말장치(ONU, ONT)가 통신할 수 있도록 복수의 분기를 제공하는 광분배기
ONU	주거용 가입자 밀집 지역의 중심부에 설치하는 소규모 옥외/옥내용광통신 장치. 통상적으로 ONU는 OLT와 연결되며, ONU 단말장치가 복수의 사용자 서비스가 가능하도록 다수의 네트워크 연결을 지원하는 구조.
ONT	전화국사로부터 광케이블이 가입자 댁내까지 확장 포설되어 최종적으로 종단되는 장치. ONU와 달리, 개인 혹은 가입자 가정에 위치하여 단일 사용자 서비스를 지원.전화국사로부터 광케이블이 가입자 댁내까지 확장 포설되어 최종적으로 종단되는 장치.
SFP	Small Form-Factor Pluggable의 약칭. 가늘고 긴 형태의 광트랜시버로 지원하는 전송속도에 따라 제품을 구분하며, SFP, SFP+, QSFP+ 및 QSFP28 제품은 각각 2.5Gbps, 10Gbps, 40Gbps, 100Gbps의 속도를 지원.
시각동기화	이더넷 프레임을 이용한 패킷동기화(PTP)와 타이밍동기화(SynE)로 구성됨. 패킷동기화는 각 시각정보를 일치하는 과정이며, 타이밍동기화는 장치에 필요한 클럭-펄스를 동일하게 전달하는 과정임
FTTx	Fiber To The X라는 의미로 광케이블을 어디까지 보내느냐에 따른 여러 기술을 총칭함. FTTH(Fiber To The Home), FTTB(Fiber To The Building) 등이 있음
xDSL	기존 구리선 가입자케이블에 증폭기나 중계기 없이 광대역을 전송이 가능한 변조기술을 총칭, ITU-T의 표준을 따름. 변조기술의 특성에 따라서 상하향속도의 대칭형ㆍ비대칭형, 고정속도ㆍ가변속도등의 구분이 가능함.  VDSL의 경우 대칭 및 비대칭이 모두 가능한 가변속도 DSL에 해당함
HFC	광동축 혼합망(HFC, Hybrid Fiber Coaxial). 전송장비부터 옥내 주변까지 광케이블로 신호가 전달되다가 ONU를 통해 동축케이블로 바뀌어서 각 옥내로 서비스되는 망.
DVT	Digital Voice Tracer의 약어로서 Philips사 브랜드로 판매되는 개인용 녹음기
EDC	Electronic Dispersion Compensation의 약어. 레이저 빛 신호가 광케이블을 통과하면서 신호가 왜곡되는 현상이 발생, 이러한 왜곡된빛의 신호를 전기적으로 보상하여 전송거리를 증가시키는 기술.
PAM4	Pulse-Amplitude Modulation의 약어. 기존의 광트랜시버 신호는 “0” 및 “1”로 구분된 빛의 세기로 통신하였으나, 기술의 발전으로 보다 복잡한 광신호 세기로 통신하는 기술발전이 이루어졌으며,PAM4는 빛의 신호세기(Amplitude)를 4단계로 구분하여 한 번에 2비트 데이터 전송을 가능하게 하는 기술.
이더넷 스위치	이더넷 프레임을 전달하는 링크계층 스위칭 장비. 단말로부터 보낼수 있는 데이터 프레임 중 상대방 주소를 읽어서 해당 단말에만 데이터 프레임 전송이 가능
무선랜	무선 신호 전달 방식으로 근거리에 있는 두 대 이상의 장치를 연결하는 기술. 와이파이라는 이름으로 잘 알려져 있음.
AP	무선랜(와이파이)에서 기지국 역할을 하는 소출력 무선기기,  유선망을 무선으로 바꾸는 기능을 함.
FWA	Fixed Wireless Access의 약칭. 고정형 통신에서 기지국과 건물 외부에 설치된 가입자 단말을 유선으로 연결하던 것을 무선으로 연결하도록 대체하는 기술. 신호손실로 상용화에 한계를 겪다가 5G 도입으로 '18년 첫 상용화에 성공함.
기가와이어	기존 동축케이블과 전화선을 활용하여 기가급 인터넷으로 업그레이드하는 장치. 건물 지하 등에 설치되는 GAM과 가정 내 단말기인CPE로 구성.
코어망	인터넷 네트워크 중심부의 망을 의미. 단말 데이터와 제어 명령을 처리하고 타사업자 통신망 등 상호연결 등을 제공하는 기능을 수행
모뎀	변복조 장치. 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환(변조)하거나 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환(복조)하는 기능을 수행.
액세스망	이동형 통신 네트워크에서 기지국과 단말 사이의 구간을 의미
프론트홀 (Fronthaul)	안테나와 데이터처리부를 잇는 구간. 4G LTE 활성화 이후 기지국을 구성하는 안테나(RU)와 데이터처리부(DU)가 분리되어 이를 잇는 구간을 프론트홀로 지칭함.
백홀(Backhaul)	기지국과 코어망을 잇는 구간.
CPRI	Common-Public-Radio-Interface의 약어로, 복수의 장비의 호환성을 위하여 무선 기지국 안테나(RU: Radio Unit)와 디지털 처리부(DU: Digital Unit)의 공통된 무선 인터페이스를 정의하는 규약.
G.HN	가정용 전력선, 전화선 및 동축케이블을 이용한 기가급 인터넷 사용을 가능하게 하는 ITU의 표준. 기가와이어가 해당 표준을 준수.
G.FAST	전화선을 이용하여 기가급 인터넷 사용을 가능하게 하는 ITU의 표준. G.HN과 달리 동축케이블은 지원하지 않음.
PABX 교환기/ PBX교환기	Private Automatic Branch Exchange의 약칭.  일반기업 내에서 사용되는 자동 전화교환 시스템.
DSRC 기술	Dedicated Short Range Communication의 약칭. 단거리 전용통신방식으로 지능형 교통체계에 주로 활용, 5.8GHz 주파수 대역대에서 도로변의 소형 기지국과 차량 단말기 간의 통신방식을 의미.
CDMA	Code Division Multiple Access의 약칭.  한정된 주파수 자원을 많은 사용자들이 공유하도록 분할하는 방식 중 하나
WCDMA	Wideband Code Division Multiple Access의 약칭. CDMA의 후속 기술로서 대역폭이 더 크고 데이터 전송속도가 더 빠름.
TDMA[TDD]	Time Division Multiple Access의 약칭. 한정된 주파수 자원을 많은 사용자들이 공유하도록 분할하는 방식. 일정한 주파수 대역을 시간적으로 분할하여 정보를 전송하고 수신시에 시간차이로 원 신호를 복원해내는 방식.
FDMA[FDD]	Frequency Division Multiple Access의 약칭.  한정된 주파수 자원을 많은 사용자들이 공유하도록 분할하는 방식의 하나
DAS	기지국 기능 중 데이터 송수신과 단말기 제어 모두 5G 망을 이용하는 기지국을 의미기지국 기능 중 데이터 송수신과 단말기 제어 모두 5G 망을 이용하는 기지국을 의미기지국 기능 중 데이터 송수신과 단말기 제어 모두 5G 망을 이용하는 기지국을 의미기지국 기능 중 데이터 송수신과 단말기 제어 모두 5G 망을 이용하는 기지국을 의미
단독모드(SA)	기지국 기능 중 데이터 송수신과 단말기 제어 모두 5G망을 이용하는 통신서비스
비단독모드(NSA)	기지국 기능 중 데이터 송수신은 5G망을 이용하고 단말기 제어는 LTE망을 활용하는 통신서비스
TDM	Time Division Multiplexing, 시분할 다중방식. 하나의 전송 회선에 대한 전체 사용시간을 작은 시간 단위로 나누어 단일한 처리장치에 할당하며, 여러 개의 장치로부터 전달된 정보들을 하나의 블록으로 묶어 전송하는 방식.
WDM	Wavelength Division Multiplexing, 파장 분할 다중방식. 한 가닥의 광섬유에 각 채널 별로 여러 개의 파장을 동시에 전송하는 기술. 과거 TDM 장비가 하나의 광섬유에 하나의 채널을 보내는 기술인 것에 비해 증가하는 데이터 트래픽 대응에 적합.
C-band	1,530nm~1,565nm 대역대에 해당, 광케이블 손실이 가장 작은 대역을 의미, 적은 손실특성에 따라 중장거리 전송에 적합.
밀리미터파	30~300GHz 대역의 초고주파수 대역으로 직진성이 강해 점 대 점의 짧은 거리에서 초지연 특성과 높은 데이터 전송률을 보이는 전파 주파수 대역.
SDK	Software Development Kit의 약칭. 소프트웨어 개발자가 특정 운영체제용 응용프로그램을 만들 수 있게 하는 소스와 도구 패키지.
RTOS	Real Time Operating System의 약칭. 실시간 응용 프로그램을 위해 개발된 운영 체제. 프로그래머가 프로세서 우선 순위에 더욱 많은 제어를 할 수 있도록 함.

 

 

아직은 지켜봐야겠다. 

전방은 좋아보이지만 Forward per로 계산 했을 때, 61배

올해 영업이익 예상이익액이 약 96억 현재시총 5160억이다. 

 

 

https://www.thebigdata.co.kr/view.php?ud=202403110403431497cd1e7f0bdf_23

자람테크놀로지, 주가 급등…韓 '뉴모로픽 컴퓨팅' 기술 개발에 주목

 

자람테크놀로지는 차세대지능형반도체 기술개발사업 국책과제로 설계 부문을 맡아 한국전자기술연구원(KETI)과 디바이스용 인공지능(AI)칩을 개발하고 있다. 

스파이킹 뉴럴 네트워크(SNN)방식의 뉴모로픽 프로세서를 기반으로 성능 향상을 위해 합성곱신경망을 추가한 하이브리드형에 초점을 맞추고 있다. 

연구를 이끈 유회준 교수는 "뉴모로픽 컴퓨팅은 IBM, 인텔 같은 회사들도 구현하지 못한 기술로, 초 전력의 뉴로모픽 가속기를 갖고 거대모델을 돌린것은 세계 최초라고 자부한다"며 "온디바이스 AI의 핵심 기술인 만큼 앞으로도 관련연구를 지속할 것"이라고 말했다.