AI 시대, 반도체는 어디까지 진화할까?
AI 반도체가 온다
매일경제신문이 '대한민국은 다시 젊어질 수 있을까요?'라는 기획을 시작했다. 과학기술계의 대표 석학들이 대한민국 미래를 좌우할 10가지 질문을 던졌고, 이중 7번째 질문은 "AI 시대를 이끌 새로운 소재는?"이다.
이 질문은 단지 기술자들만의 과제가 아니라 우리의 일상과 산업, 그리고 대한민국의 미래를 결정할 중요한 화두다.
반도체는 AI의 두뇌다. 반도체 없이는 AI도 없다.
이 번에는 AI를 위한 새로운 반도체가 어떻게 다가올지, 이로 인해 어떤 변화가 있게 될지, 우리는 어떤 준비를 해야 하는지 살펴본다.
AI를 위한 새로운 반도체가 필요하다
AI는 단순한 계산을 넘어 학습과 추론을 요구한다. 뇌처럼 스스로 판단하고, 새로운 정보를 기반으로 적응해야 한다. 이를 위해서는 전혀 새로운 구조의 반도체가 필요하다.
지난 수십 년간 '실리콘'이라는 재료에 기반한 반도체는 작고 빠르고 효율적으로 진화해 왔지만 이제는 물리적 한계에 다다랐다. 트랜지스터의 크기를 더 줄이는 것이 어렵고, 열과 전력 소모 문제도 심각하다. AI처럼 복잡한 연산을 빠르게 처리하려면 기존 방식으로는 역부족이다.
이러한 실리콘 반도체를 대체하는 기술로 멤리스터, 엑시톤 소자, 솔리톤 소자 등이 주목받고 있다.
멤리스터(Memristor)
멤리스터는 기억(memory)과 저항기(resister)를 합친 말이다. 전류의 흐름을 기억하는 성질을 가지고 있어 신경망 구조와 유사하다. 마치 뇌처럼 정보를 저장하면서 동시에 정보를 처리할 수 있다. 기존 반도체는 계산과 저장을 따로 해야 했지만, 멤리스터는 두 가지를 동시에 수행할 수 있다.
엑스톤 소자(Exciton Device)
엑시톤은 전자와 정공이 결합된 준입자다. 빛을 흡수하거나 방출하는 과정에서 생성되며, 이를 활용하면 초고속 정보 전달이 가능하다.
엑시톤 소자는 차세대 디스플레이, 양자컴퓨터, 광신호 처리 등에 활용될 수 있다.
솔리톤 소자(Soliton Devce)
솔리톤은 외부 간섭에도 모양이 변하지 않는 안정적인 파동이다. 정보를 정확하게 전달하고, 신호 간섭을 줄이며, 에너지를 절약할 수 있다.
AI 서버나 클라우드 시스템에 적용될 경우, 보다 안정적이고 빠른 데이터 처리가 가능해진다.
왜 일반인이 AI 반도체 기술에 관심을 가져야 할까?
AI 반도체는 우리의 생활과 산업 전반에 직결된 문제다. 예를 들어, 배터리가 오래가는 스마트폰, 더 정확한 자율주행차, 효율적인 재난 대응 시스템 모두 AI 반도체 기술과 연결된다.
특히 대한민국은 경제 전체가 반도체 산업에 크게 의존하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 현재 실리콘 반도체 시장에서 선도자 위치를 차지하고 있지만 AI 반도체 시장에서는 아직 미래를 장담할 수 없다.
AI 반도체라는 새로운 시장에서 앞서 나가지 못하면, 현재의 반도체 강국 위상도 유지하기 어렵다.
AI 반도체, 대한민국의 미래를 이끌 새로운 주역이 되길 기대하며
AI 반도체는 단순한 기술이 아니라 인공지능 시대를 살아가는 우리 모두의 생존과 직결된다.
대한민국이 이 분야에서 앞서 나간다면, 우리는 단지 기술 강국이 아니라 미래를 여는 나라가 될 수 있다.
이를 위해 경쟁국보다 한 발 앞서 멤리스터나 엑시톤, 솔라톤 같은 차세대 소자에 대한 투자를 늘리고 인재 양성에 전력투구를 해야 할 때다.