정부가 반도체 첨단 패키징 사업에 2744억 원, 인공지능(AI) 반도체 개발·활용 사업에 4031억 원을 투입하는 연구개발(R&D) 지원에 나섰다.

과학기술정보통신부는 26일 ‘2024년 제5회 국가연구개발사업평가 총괄위원회’를 개최해 2023년 3차 국가연구개발사업 예비타당성조사(이하 ‘예타’) 대상인 2개 사업의 조사 결과를 심의·의결했다고 밝혔다.

◇ AI 시대 중요한 반도체 패키징 기술 확보

반도체 패키징이란 웨이퍼 형태로 생산된 반도체를 자르고 전기 배선 등을 연결해 전자 기기에 탑재할 수 있는 형태로 조립하는 작업을 말한다. 최근 반도체 공정 미세화를 통한 집적도 향상이 물리적 한계에 이르면서 패키징 기술을 통해 후공정 단계의 반도체 성능·집적도를 높이는 방식이 중요해지고 있다.

초거대 데이터를 학습해 텍스트, 음성, 이미지를 생성하는 생성형 AI 기술이 발전하면서 고성능의 반도체가 필요해졌다. AI 학습으로 그래픽처리장치(GPU), 고대역폭 메모리(HBM) 수요가 높아지고 있다. 이에 반도체 미세 공정의 한계를 극복하기 위한 개별 반도체를 묶어 패키징하는 기술이 중요해지고 있다. 

세계 반도체 첨단 패키징 시장은 2028년까지 786억 달러로 연평균 10% 성장이 전망되나 국내 후공정 분야 점유율은 10% 미만으로, 대만·미국·중국 등에 비해 낮은 수준이다.

정부는 7년 동안 2744억 원을 투입해 반도체 첨단패키징 R&D를 지원, 첨단 반도체 공급망 내 기술 경쟁 우위를 확보하는 것을 목표로 한다. 정부는 AI반도체, 화합물반도체 지원 등과 더불어 여러 종류의 반도체를 하나로 묶은 칩렛(chiplet), 3D 등 차세대 중점기술 확보를 위한 첨단 선도 기술개발을 한다.

2.5D, Fan-in/out 등 고부가 모듈 구현을 위한 핵심 소부장, 검사 및 테스트 기술개발 및 글로벌 첨단기술과 인프라를 보유한 기관과의 협업을 통한 수요 기술개발 등도 추진한다.

◇ 생성형 AI로 지속 가능한 AI 컴퓨팅 인프라 확보 중요 

2030년까지 4031억 원이 투입되는 ‘AI 반도체를 활용한 K-클라우드 기술개발 사업’은 저전력·고효율 국산 AI 반도체 기반 데이터센터 핵심기술을 개발하고, 지속 가능한 AI 컴퓨팅 인프라를 확보하기 위한 사업이다.

최근 오픈AI 챗GPT, 네이버 하이퍼클로바 X 등 거대언어모델(LLM) 등장으로 데이터센터에 대한 수요는 지속적으로 커지고 있으며, 이를 구축하는데 필요한 반도체 수요 또한 증가하고 있다.

이에 따라 세계 각국은 전력·효율·성능 면에서 기존 그래픽 처리장치(GPU)를 능가하는 지능형 반도체 PIM(Processing-In-Memory)·NPU(Neural Processing Unit) 등을 개발하기 위해 꾸준히 투자해오고 있다. 정부 또한 지난 4월 25일 국가과학기술자문회의 전원회의에서 ‘AI-반도체 이니셔티브안’을 통해 AI 반도체 개발을 통한 메모리 혁신, AI 반도체 고도화와 연계한 AI 서비스 실증 등을 발표한 바 있다.

이미 예타를 거쳐 진행 중인 차세대지능형반도체기술개발 사업과, PIM인공지능반도체핵심기술개발사업에서 개발한 NPU와 PIM 반도체를 연계 활용하고, 사업이 종료되는 2030년에 시장에 출시된 유사 AI 컴퓨팅 시스템 중에서 학습성능효율과 추론 소모 에너지효율을 기준으로 세계 3위 이내 달성, 실제 국내 클라우드에 동 사업 개발 기술 20% 이상 활용을 목표로 한다.

류광준 과학기술혁신본부장은“전세계 반도체 기술패권 경쟁이 심화되며 저전력 AI 반도체 선점과 첨단패키징 등 미래 핵심기술 확보가 매우 중요한 상황”이라며“예타를 통과한 반도체 분야 두 주요 사업의 차질 없는 추진에 힘써달라”고 전했다.