세계 최고 수준의 인공지능(AI) 반도체, 주력산업용 첨단 반도체,저전력·고성능 신소자, 원자 수준의 미세공정 기술 등 미래 반도체 시장을 좌우할 핵심기술 확보를 위한 범부처 합동의 국가연구개발 사업이 올해부터 본격적으로 추진된다.

과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 산업통상자원부(산업부)가 금년 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업의 착수를 위한 과제 기획을 완료하고, 오늘부터 사업공고를 시행한다고 20일 밝혔다.

올해 정부출연 891억원 등 앞으로 10년간 1조원이 투자될 이 사업은 소자와 설계, 장비·공정 등 기술개발 전 주기를 아우른다. 과기정통부는 인공지능 반도체 설계 기술과 신소자 기술 개발을, 산업부는 차세대 반도체 설계 기술과 장비·공정 기술 개발을 담당한다.

그동안 과기정통부와 산업부는 메모리 중심의 불균형적 산업 구조를 극복하고, 4차 산업혁명 도래에 따른 미래 반도체 시장의 변화에 대응하여 글로벌 경쟁 우위를 확보하기 위해 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업 추진에 힘을 모아왔다.

분야별 세부적인 기술개발 추진방향은 다음과 같다.

① 인공지능 반도체 설계 기술 개발

인공지능 반도체의 제품 완성도, 신뢰성, 활용성을 고려해 인공지능 프로세서(NPU 등), 초고속 인터페이스, 소프트웨어(컴파일러 등)를 통합한 플랫폼 기술을 개발한다. 응용분야에 따라 서버·모바일·엣지 분야별 플랫폼 기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 연산성능과 전력효율을 갖는 인공지능 프로세서(NPU 등) 등 글로벌 시장을 선도하는 혁신기술을 확보한다는 계획이다.

개발된 플랫폼 기술은 설계전문기업(팹리스) 등이 다양한 제품 개발과 검증에 활용할 수 있도록 하여 인공지능 반도체 개발에 필요한 기간과 비용을 절감하도록 지원할 계획이며, 이를 위해 산·학·연이 참여하는 ‘플랫폼 커뮤니티’를 운영한다.

과제 수행기관은 플랫폼별 세부 과제간 연계성을 강화할 수 있도록 컨소시엄 방식*으로 선정하며, 기술력을 보유한 팹리스, IP 전문기업 등 참여, 기술개발과 연계한 최고급 인재 양성 등 인공지능 반도체 산업 생태계가 조기에 구축될 수 있도록 지원할 예정이다.

② 신소자 분야 기술 개발

신소자 분야는 기존 소자의 한계 극복을 위한 초저전력․고성능의 새로운 소자 개발을 목표로, 기술 패러다임 전환기에 글로벌 시장에서 선도 기술로 채택될 수 있는 원천 IP 확보가 가능한 분야를 중심으로 지원할 계획이다.

구체적으로 초저전력․고성능의 목표 구현을 위한 다양한 원리*의 신소자 원천기술 개발에 115억원, 개발된 기술의 조기 상용화 연계를 위한 집적․검증기술개발에 45억원, 창의적 아이디어 기반 도전적 기초기술에 14억원을 지원한다. 특히 이 사업이 목표 지향적 사업임을 감안하여 신소자 원천기술의 경우 경쟁형 R&D 방식을 도입, 단계별(예: 3년, 5년차) 평가를 통해 지속 지원여부를 결정하고, 5년차인 1단계 연구의 마무리 시점에서는 설계 분야와 공동연구 수준이 가능한 소자기술을 집중 발굴하여, 2단계에서는 본격적인 소자-설계 융합연구를 통해 초저전력의 인공지능 반도체를 구현할 예정이다.

③ 차세대반도체 설계기술 개발

자동차, 첨단 가전, 의료·바이오, 에너지, 첨단로봇 등 5대 전략 산업 및 공공 수요와 연계해 시장에서 필요로 하는 시스템반도체(SoC) 설계기술을 개발한다. 다양한 어플리케이션에 범용적으로 활용 가능한 경량 프로세서, 스토리지, 센싱, 연결과 보안, 제어와 구동 등 5대 핵심 요소기술을 개발한다.
 

올해부터 시작되는 대표 과제로는 5대 전략 산업과 관련해 안전한 자율주행을 위한 다종 신호처리 및 보안 기능이 강화된 차량 통신용 SoC, 자가 화질 개선 및 AR/VR을 위한 통합 디스플레이용 SoC 등을, 공공수요 연계를 통한 안전한 국민생활 지원을 위한 과제인 5G 기반 범죄예방을 위한 전자발지용 SoC, 지하 매설시설의 가스 누수 감지를 위한 SoC 등이 있다.

사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 고해상도 디스플레이 구동 SoC, 초고속 데이터 전송용 SoC, 초장거리 상황인지용 SoC 등 세계시장을 선도하는 혁신 기술 확보를 통해 시스템반도체 생태계 전반의 역량 강화를 뒷받침 할 계획이다.

④ 미세공정용 장비·공정기술 개발

장비·공정 분야에서는 반도체 제조 경쟁력의 핵심인 공정 미세화를 위한 미세공정용 장비·부품 기술을 개발한다.

올해부터 대표적으로 차세대 메모리, 고집적 시스템반도체 제조를 위한 원자 레벨 증착 장비 및 자동 검사 기술, 차세대 고집적 패키지를 위한 열처리와 중성자에 의한 소프트웨어 에러 검출기술 등을 개발한다.

사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 반도체 제조용 10나노 이하 공정 장비와 3D 패키지 장비 기술 확보를 통해 반도체 산업 전반의 경쟁력 강화를 뒷받침할 계획이다.

장비·공정과 설계 분야간 연계 강화를 위해 본 사업 진행과정에서 확보된 장비·공정 기술을 활용한 반도체 설계기술 개발도 향후 지원할 예정이다.

과제를 통해 개발된 기술이 최종 사업화 성과로 이어질 수 있도록 설계전문기업(팹리스)과 수요기업간 협력 플랫폼(얼라이언스 2.0*)을 적극 활용하고, 대기업의 양산라인 등을 활용해 중소기업의 소재·장비를 검증하는 성능평가 사업과도 연계를 강화할 예정이다. 아울러 ‘차세대 지능형반도체 기술개발’ 사업의 분야 간 연계협력과 민간 중심의 사업 수행 강화를 위해 단일 사업단을 구성해 체계적으로 사업을 관리해 나갈 계획이다.

사업단은 부처별 연구개발 전문기관과 사업 기획․평가․관리 분야별 역할을 분담해 공정성과 전문성을 확보하고 성과관리 등의 효율성도 제고한다.

또 사업단장은 반도체 전반에 대한 지식과 R&D 경험을 보유한 외부 전문가로 위촉하고, 과제 기획 및 관리, 성과 확산 등의 역할을 수행한다.

과기정통부 최기영 장관은 “인공지능 반도체는 AI 시대 글로벌 주도권 경쟁의 핵심이자 격전지로, 아직 압도적 강자가 없는 산업 초기 단계이므로 한발 앞서 핵심기술을 확보한다면 세계시장을 선도할 수 있는 기회가 존재한다”며, ”정부의 선도적인 투자와 민간의 역량을 결집하여 세계 최고 수준의 인공지능 반도체를 개발하고 유능한 인재의 유입, 민간투자 촉진 등 반도체 산업에 새로운 붐을 일으켜 우리나라가 인공지능 반도체 1등 국가로 발돋움하도록 지원하겠다“고 밝혔다.

산업부 성윤모 장관은 ”시스템반도체는 4차 산업혁명 실현을 위한 핵심부품으로 미래차·바이오와 함께 우리의 미래 먹거리를 책임질 3대 신산업 중 하나“임을 강조하고, “메모리반도체 분야 세계 1위 기술력, 대형 수요기업 보유 등 우리가 보유한 강점을 잘 활용하고, 팹리스 육성, 인력양성 등과 함께 차세대 반도체 분야 핵심기술 확보를 집중 지원해 메모리 강국을 넘어 종합 반도체 강국으로 도약하겠다”고 밝혔다.

한편, 이 사업 공고일은 2020년 2월 28일까지 40일간 진행되며, 평가를 통해 수행기관을 선정한 뒤, 4월부터 본격적으로 기술개발에 착수할 예정이다.

박응서 테크엠 기자  gopoong@mtn.co.kr