4차 산업혁명 가속화로 산업 패러다임이 바뀌고 있다. 초연결·초지능 사회 도래를 앞두고 중소기업 기술 경쟁력 확보가 주요 과제로 떠올랐다.
중소벤처기업부와 중소기업기술정보진흥원은 중소기업 연구개발(R&D) 지원 사업을 통해 중소기업의 새로운 비즈니스를 지원하고 있다. 중소기업 유망기술로 주목받는 인공지능(AI), 시스템반도체, 미래차, 바이오헬스 등 R&D 우수 지원사례를 통해 미래 신산업 가능성을 전망한다.
시스템반도체는 데이터 저장이 주 용도인 메모리반도체와 달리 여러 기능을 단일 칩에 통합해 경제성과 편의성을 극대화했다. 공정 별로 특화된 기업으로 나눠 분업이 가능하다.
다품종 소량 생산으로 기술집약적 중소·벤처기업 참여가 유리하다. 정보기술(IT) 분야는 물론 자동차, 에너지, 의료, 환경 등 다양한 분야와 융합되고 있다.
◇마이크로 LED 디스플레이용 시스템반도체
최근 스마트 글래스를 이용한 증강현실(AR)과 혼합현실(MR) 등 새로운 시장이 열리고 있다. 현재 유기발광다이오드(OLED) 기반 디스플레이가 가장 혁신 기술로 꼽힌다. 전력효율과 응답속도, 유연성 등 한계로 스마트 글래스를 위한 새로운 디스플레이 요구가 높아지고 있다.
대안으로 등장한 것이 마이크로 LED 디스플레이다. OLED 디스플레이 대비 내구성, 전력효율, 수명, 밝기 등에서 성능이 탁월하다. AR·MR 응용 분야에 요구되는 고밀도, 고해상도 디스플레이 구현 시 더 밝고 선명한 이미지를 실현할 수 있다.
사피엔반도체는 AR·MR용 마이크로 LED 디스플레이에 필수적인 'CMOS backplane'이라는 시스템반도체를 설계·생산해 샘플을 확보했다. 소비 전력을 최소화해 배터리 수명을 극대화하는 특허기술과 고밀도·고해상도 구현 시 발생하는 양산 수율 저하 문제를 해결할 수 있는 특허기술도 개발했다.
◇UHD 이상 해상도를 구현하는 인공신경망 기술
4차 산업혁명 핵심 기술인 빅데이터, AI 등 산업 적용이 확대되고 있다. 이를 구현하기 위한 기반기술인 AI반도체가 시스템반도체의 새로운 기회요인으로 떠올랐다. AI반도체는 AI 지각, 추론, 학습, 자연어처리와 같은 기술을 시스템반도체로 구현한 것이다.
AI시스템반도체 핵심 성능은 고속 연산 및 저전력이다. 이를 위한 핵심 기술은 병렬처리 기술, 하드웨어 가속기, 인간 신경망을 모방한 뉴로모픽 프로세서, 고효율 알고리즘 등이다.
엔비디아, IBM, 퀄컴, 인텔 등 시스템반도체 선도업체는 물론 삼성전자와 SK하이닉스도 수년 전부터 AI시스템반도체 개발에 뛰어들었다.
딥엑스는 인공신경망 모델 기반 초해상화 알고리즘을 개발하고 있다. 초고화질(UHD) 영상기기 등 차세대 디스플레이에서 보다 선명한 화질로 볼 수 있는 AI반도체를 개발한다. 이를 위한 저전력·고성능 하드웨어 프로세서 구현을 위한 인공신경망 모델 최적화와 자동화된 프레임워크 등 다양한 R&D를 진행했다. 현재 대부분 이미지 처리용 기술이 기존 신호처리 기법에 의존하고 있다. 인공신경망 기반 모델 사용은 신기술 선점 기회가 될 것으로 기대된다.
김명희기자 noprint@etnews.com
