제 25회 반도체 대전(SEDEX 2023) 참관 리뷰

일반적으로 반도체 전시회의 주역인 소부장(소재/부품/장비)은 메이저 업체를 제외하고는 경기를 따라갈 수 밖에 없다.
주최측에서야 항상 이번이 역대 최대 규모라고 홍보하겠지만 사실상 올해는 Downturn 흉작으로 인해 기업투자는 거의 이루어지지 못했으므로 코로나 막바지의 작년에 비해서도 전시회 규모나 참석 인원이 크게 늘어나지는 못했다.
'반도체'를 이야기한다는 것은 곧, 구현하고자 하는 SW의 인프라를 어떻게 구축할 것인지에 대한 고민이므로.. 예상했던 대로 이번 키노트 3개의 세션은 모두 AI 이야기였다. 현 GPU 마켓쉐어 80%이상 독점기업 엔비디아 GPU와 그 GPU 메모리 독점 공급업체가 된 하이닉스의 HBM3, HBM3E 소식이 크게 강조되었으며  범용 목적인 그래픽 전용 범용칩(GPU) 한계를 극복하려는 차세대 AI(NPU)칩의 태동 또한 확인할 수 있었다

■ 개요 - SEDEX 2023. 반도체 대전 2023   
일시 : '23.10/25~27(3d) 
장소 : Coex (서울) C&D hall
주제 : ‘AI와 반도체 혁신, 미래를 연결하는 힘' (작년 '반도체로 여는 새로운 미래')
주최 / 주관 : 산업통상자원부 / 한국반도체 산업협회
규모 : 302개 기업 800부스 (전년 동일 수준)

■ 기술배경
미세공정에 대한 기술적인 정체는 여전하나 작년과 분위기는 완전 바뀌었는데 이유는 작년 10월 SEDEX 직후 터진 핵폭탄급 이슈인 Chat GPT(베타서비스 출시 22.11.30)로 인해 새롭게 개편된 AI Chip(GPU/NPU) 및 HBM이 촉매제 역할을 하였기 때문.
더욱이, 대역폭과 용량, 전력 효율성 등 최고 기술이 요구되는 HBM3(high bandwidth memory 3)과 차세대 HBM3E에서 SK하이닉스가 삼성전자를 기술적으로 한 발 앞지른 것도 모자라, Global GPU Maket share 80%이상을 차지하는 엔비디아에 독점공급하게 되는 이변으로 인해 30년째 D램 세계 1위를 유지했던 반도체명가 삼성전자의 자존심이 단단히 구겨진 사건도 있었다. 물론 반도체 내에서도 수 많은 기술분야와 제품이 있고 그 중 단 한 번의 한 방이었다고는 하지만 HBM이야말로 현 메모리 기술의 집약체인데다 기반기술과 수율관리(capa포함),  제품의 신뢰성이 수반되지 않고 나올 수 없으므로 결과적으로 엄청난 기회비용이 날아간건 틀림없다.
삼성전자에서는 메모리 5세대 칩에서는 HBM3P로, S.LSI AP칩에서는 엑시노스 2400으로 재기를 노리는 상황(이나 승자독식인 반도체, 휴대폰 시장에서 현재 상황은 수익도 변변찮아, (거의) 최고수준의 메모리와 AP 개발 업체임에도 불구하고 수모를 겪으며 고군분투하고 있는 실정. 수모의 예 → [잃어버린 삼성의 格] 반도체 삼성의 '굴욕'...SK하이닉스에 뒤처져 - 딜사이트 (dealsite.co.kr) )
말이 나왔으니 잠시 언급해보면.. 내년 1월에 출시될 갤럭시S 24에는 다시 엑시노스가 부분 탑재되는 걸로 결정되었는데, (이러한 상황은 ① 프리미엄 시장인 아이폰의 점유율(충성도)과 대당 30%에 이르는 (세계 스마트폰 영업익 85%)말도 안되는 수준의 영업이익율은 떨어지지도 않고 ② 중하위였던 중국시장은 분기별로 5~10%씩(글로벌 기준. 비보, 오포, 샤오미) 성장하고 있는 터라) 이번 도전은 회사의 흥망(MX(구. 무선) 사업부와 S.LSI 사업부)에 적잖은 영향을 미칠 것으로 보이며, 동일제품 출시때마다 등장하는 미운 엄마친구아들 스냅드래곤과의 성능비교, 갤럭시 S22 - GOS사건 등 얼룩진 엑시노스 이미지 쇄신을 위한 거의 마지막 기회가 되지 않을까 생각되는데.. AI 훈풍을 타고 본격적으로 시작되는 '24년 부터의 Upturn은 삼성전자 뿐 아니라 전세계 반도체 시장 판도에 있어서도 중요한 분기점이 될 것으로 보인다
 

■ Keynote(기조연설)
1. AI 시대, 인간을 이롭게 하는 반도체' (삼성전자 박용인 사장)
 - The era of AI, Semiconductor Benefiting Humanity
클라우드 기반 AI는 데이터 센터에서 발생하는 많은 비용과 네트워크의 데이터 레이턴시 한계를 극복해야 하므로 네트워크나 클라우드 없이 인공지능(AI)을 구현하는 '온디바이스 AI'와 스스로 데이터를 학습하고 판단하는 '프로액티브 AI'(사용자들의 개입 필요한 형태 AI → 온전한 자율성을 지닌 AI) 반도체 기술 예상.
인간을 모방하여 ① 하이퍼 인텔리전스 : 인간 두뇌 역할 ② 하이퍼 커넥티드 : 인간의 오감 역할 ③ 하이퍼 데이터 : 신경망 연결 ④ 펀더멘탈 테크 : 면역시스템 - 시큐리티 등 필요, 어플리케이션으로 휴머노이드 전용 반도체 개발 및 휴머노이드 개발. 현재 시각 가장 발전(현 2억 화소이나 2027년짜기 5억 7600만 화소로 완성됨) 오디오와 터치 감각은 사람 능력에 버금가는 수준, 후각, 청각 분야 부족상태

2. 생성 인공지능 시대에 필요한 AI반도체와 AI 슈퍼컴퓨터의 미래 (KAIST 김정호 교수)
 - The Future of AI Semiconductors and AI Supercomputers in the era Generative AI
기계학습 인공지능에 대한 전반적인 배경 설명. 인간대비 인공지능의 장점 ① 병렬계산, 협력계산 ② 지워지지 않는 데이타와 무한 저장 용량 ③ 1조번 학습 - 1조분이 1초가 됨 ④ 한번 학습시 잊어버리지 않음 ⑤ 졸지않음, 휴식/잠 없음 ⑥ 무한복제가능 ⑦ 수명무한대 ⑧ 가상세계에서 동일하게 생활 가능 → 인공인간(휴머노이드 로봇)이 도래하여 인간을 대체하게 됨.
인공지능 현 기술수준 : Chat GPT를 통한 시험, 논문, 시 작성 (모방, 변형, 융합, 생성 가능. 창조는 진행 중). 국내에서도 AI 생태계를 만들고 있음(K-Tech 현황)
전쟁양상의 변화 : 1세대 베트남 공군기 포격 → 2세대 이라크 토마호크 미사일 → 3세대 아프가니스탄 드론, 원격조종 → 4세대 인공지능끼리 전쟁 (핵무기가 포함됨)
결국 반도체가 패권을 결정한다. 인공지능의 성능은 반도체의 성능으로 결정됨. 자동차, 항공, 우주, 군사 산업에 결정적 역할 → 세계패권 전쟁의 핵심 (반도체의 지정학적인 가치 : 1950년 미국 극동 방위선 애치슨 라인과 같이 2022년에도 반도체 극동 방위선이 그어짐). 
초거대 인공지능 시대의 사회적 과제 : ① 인공지능 비용, 격차, 독점 ② 인공지능의 환각과 진실 ③ 지적 재산권과 창조의 가치 : 원천 찾기 어려움, 재산권 문제, 창조의 가치 상실, 개인의 존엄성 위협 ④ 인간의 인공지능 소유, 인공지능의 자아 → 알고리즘과 학습결과는 통제불가능 인간을 적으로 간주한다면 인간을 불필요하다고 생각할 가능성 있음

3. Chat GPT시대, 그리고 인공지능 반도체 (리벨리온 박성현 대표)
 - Chat GPT Era and AI Semiconductors
AI를 위해서 전용 HW(인프라)가 필수. 전용 AI(NPU)를 사용하지 않고는 추론 학습에 엄청난 전력 소모량이 필요하게 됨.
초기에 트레이닝 마켓(모델)에 집중하였으나 오픈 AI API를 서비스하는 팀 입장에서는 AWS(클라우드) 마지막 엔비디아에만 좋은 일을 하게 함(예 : 스테빌리티 AI - 엔비디아 A100시리즈 만개 추가 구매, MS - H100 수십억달러 구매)
→ 기존 GPU는 가격 감당 가능하고 CUDA(AI SW 플랫폼 표준) API 및 전용라이브러리 cuDNN 기반 에코시스템이 잘 갖춰져 있었으므로 기존 기술 기반 업체에서 변경이 어려웠음
Chat GPT시대로 인해 AI가 대중화되면서 변화가 발생. AI도메인에 대해서는 점진적인 교체 이루어짐. NPU장점 ① 유지비용(전력효율 높음) ② 도입비용(칩가격 낮음) ③ AI특화성능 (퍼포먼스 높음). 추론에서는 빠름, 훈련(사용자 UI)에서는 한동안 지배력을 가질 것으로 예상. 작은 AI에서의 NPU사용 확대. 그리고 엣지와 네트워크(데이터센터) AI의 구분
인프라 스트럭쳐(full stack) 자체의 AI 설계가 Customize화 됨 (테슬라 예 : 서비스(자율주행 SW) → 알고리즘 → 데이터센터 → 하드웨어 (반도체)) ← 크로스 레이어 최적화 작업
 

■ 참가업체
① 삼성전자
삼성전자 파운드리 사업부는 현재 5나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 공정에서 테슬라, 암바렐라 등 자율주행차용 최신 반도체를 수탁 생산 중으로 지난주 10/19일 독일 뮌헨에서 ‘삼성 파운드리포럼 2023’을 열고, 차량용 반도체 사업을 강화하겠다는 의지를 밝혔었다. 
차량용 메모리 반도체는 삼성전자가 중장기 성장동력으로 삼고 있는 분야 중 하나다. 특히 탈부착이 가능한 차량용 SSD는 스토리지 가상화를 통해 하나의 SSD를 분할, 여러 개의 SoC(시스템온칩)를 사용할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 탈부착이 가능한 폼팩터로 구현돼 손쉽게 SSD를 교체할 수 있어 성능 업그레이드 등이 용이한 제품으로 삼성전자 차량용 반도체 기술의 핵심으로 꼽힌다.
삼성전자는 2026년까지 2나노미터 전장 솔루션 양산 준비를 마치고, 2027년에는 업계 최초로 5나노 차세대 내장 메모리(eMRAM)를 개발할 계획이다. 
이번 SEDEX에서 삼성전자는 갤럭시S24 시리즈에 탑재될 AP(어플리케이션 프로세서) 엑시노스2400, 차세대 HBM3E D램 ‘샤인볼트’, 자율주행차에 적용되는 'Detachable AutoSSD(탈부착 가능한 차량용 SSD)'를 함께 전시했다. 그 밖에 부스내 취업정보, 친환경, 장애인 고용 등 ESG 관련부분 공유 

② SK하이닉스
AI(인공지능) 분야 고성능 반도체에서 강점을 갖고 있는(갖게 된) SK하이닉스는 HBM을 중심으로 부스를 꾸렸다.
부스에서는 HBM 신제품인 HBM3E와 PIM(지능형반도체) 기반 AI 가속기 카드인 ‘GDDR6-AiM’를 공개했다. SK 계열사인 팹리스(반도체 설계 전문) 기업 사피온도 데이터센터용 AI반도체인 ‘X220’을 전시했다. 메모리뿐 아니라 하이닉스 자체적인 NPU개발도 함께 진행 중인 모습

③ LX세미콘
팹리스 기업인 LX세미콘은 기존 DDI(디스플레이 구동칩)에 주력하던 LX세미콘은 전력관리반도체(PMIC), 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 등 제품 포트폴리오를 전시. 부스는 LIFE STYLE, AUTOMOTIVE, TECHNOLOGY, ESG 존 테마로 나누어 구성. 에어컨, 세탁기 등 백색가전의 시스템 제어용으로 사용되던 MCU 소개, 차량용으로의 확대 계획 
 

함께 참석한 상큼상큼 회사 동료분들과 함께