(1) 4차 산업혁명 전개과정에서 반도체산업의 구조변화와 주요 동인
○ 반도체는 4차 산업혁명의 핵심 주도기술인 지능정보기술을 구현하 기 위해 반드시 필요한 부품
○ 현재 반도체 수요급변의 가시적인 분야는 인공지능, 음성인식 서 비스, 자율주행시스템, 사물인터넷 등이고, 이를 위해 빅데이터용 서버(Server) 및 클라우드 컴퓨팅 부문 투자가 급증하고 있는 상태 - 이러한 지능정보시스템을 구현하기 위해서는 초저전력반도체, 뉴
로모픽 칩 등 새로운 반도체 칩으로 구성돼야 원활한 서비스 가능 - 데이터센터 서버용 SSD 수요 급성장 예상되고, 저전력 서버용 D램
과 3D 낸드플래시 수요 확대가 급증 예상
○ 이세돌과 알파고의 바둑 대결에서 인공지능 알파고에는 1,202개의 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)가 탑재되었으며, 176개의 그래픽처리 장치(GPU)를 탑재하고 1,000대의 서버컴퓨터를 활용하여 시스템 을 운용했음.
- 이러한 알파고는 엄청난 컴퓨터시스템과 막대한 전력이 소모되기 때문에, 상업화를 위해서는 1개의 반도체 칩으로 구현해야 진정한 4차 산업혁명 시대에 진입했다고 할 수 있음.
- 이를 위해 반도체 개발정책을 기존 미세화와 성능 확대 중심의 R&D 방향에서 벗어나 반도체 초저전력화를 위한 정책은 물론, 대
용량 병렬처리가 가능한 사람 뇌를 닮은 뉴로모픽 칩 개발의 중요 성이 급부상
- 기존의 컴퓨터가 명령어에 의한 연산이라면, 뉴로모픽 칩은 인간 의 학습 과정을 모방하는 방식이며, 코어 속의 전자 회로가 알아 서 수치 조절하므로 연산량을 최소로 축소 가능하고, 전력 소모를 대폭 감축 가능
○ 반도체는 4차 산업혁명의 주요 기술의 발전을 견인하는 핵심부품 으로서, 새로운 수요에 따라 요구되어지는 고성능·고사양의 제품 개발을 위해 4차 산업혁명의 주요 기술을 도입
- 반도체 제조공정상 NT에 의한 미세공정이 다른 산업에 비해 빠른 속도로 진행
- 제품설계, 연구개발 부문에서 BD, VR, AI 등 기술의 활용으로 신제 품 개발, 연구개발 속도가 단축될 것으로 전망
<표 2-24> 4차 산업혁명 주요 기술의 반도체산업에서의 적용단계
AI IoT 클라우드 빅데이터 Mobile CPS
(VR·AR) NT BT 로봇
현재 6 6 5 5 6 7 9 7 8
3년 후 7 7 6 6 7 8 9 8 9
주 : 적용단계는 9점 척도로 하며, 미실행(1), 조사·검토단계(3), 계획수립단계(5), 실행초기(7), 확산·강화단계(9)로 표시.
170 4차 산업혁명이 한국 제조업에 미치는 영향과 시사점
- 4차 산업혁명으로 인해 반도체 활용 범위가 확대되고 막대한 데이 터를 처리하기 위해 저전력, 고성능을 요구하고 있어 실리콘을 대 체하는 신소재 개발 진행 중
○ (제품설계·연구개발 기획) 빅데이터와 VR을 이용하여 연구개발 기 간을 단축하고, AI 기술을 적용할 경우 최적의 설계가 단시간에 가능
○ (제조·공정) 고도화된 스마트공장에서 제조·공정을 보다 효율화 시키고, 수율의 극대화 기대
○ (타산업과의 관계) 반도체는 4차 산업혁명을 추진하는 인프라로서 IoT, 자율주행 자동차, AI 등 산업의 질을 향상
○ (제품) 자율주행 자동차, AI 산업이 발전하기 위해서는 사람의 두 뇌와 같은 인공지능을 가진 반도체가 반드시 필요
- 글로벌 반도체 업체들은 뉴로모픽 칩을 비롯하여 인공지능 반도 체 개발에 매진 중
(3) 생산제품 구조에 미치는 영향
1) 새로 부상하는 제품군과 원인
○ IoT, 자율주행 자동차 등 4차 산업혁명을 주도하는 산업에서 시스 템반도체의 활용 확대
- IoT의 경우 범위가 매우 넓고 다양한 형태의 사업이 진행되기 때 문에 그 수요에 맞추어 다품종 소량의 시스템반도체 수요가 늘어 날 것으로 전망
172 4차 산업혁명이 한국 제조업에 미치는 영향과 시사점
- 자율주행 자동차에 필요한 각종 센서류 및 중앙제어시스템, ADAS (첨단 운전자 지원시스템)에서도 시스템반도체 수요가 증가
○ 인공지능 반도체 실현으로 AI 산업 발전 지원
- 현재 수준에서 구현되고 있는 AI는 일정 분야에 관해서 딥러닝을 통해 지정된 업무 수행이 가능하지만, 사람의 두뇌와 같은 역할을 수행하는 인공지능 반도체가 생산되어 보급되면 광범위한 분야에 서 AI 활용이 확대
- 인간이 제어하지 않아도 스스로 생산 활동이 가능하게 되어 4차 산업혁명을 완성
2) 기존 제품군의 고기능화
○ 현재 메모리반도체보다 효율성이 높은 고성능·저전력의 차세대 메모리반도체 수요 확대
- 빅데이터 발전으로 인해 방대한량의 데이터를 보다 빠르게 처리하 기 위해서는 고성능·저전력의 차세대 메모리반도체가 필요 - IoT, 자율주행 자동차, VR 등에서도 고용량의 데이터 전송이 요구
되고 있어 고성능·저전력의 메모리반도체 수요처는 광범위
3) 시사점
○ 반도체는 4차 산업혁명을 주도하는 모든 산업에서 반드시 필요한 핵심부품으로 사용되고 있으므로 우리 기업들의 참여 확대 추진
○ 메모리반도체 분야에서 우리 기업들이 세계 최고의 기술수준을 보 유하고 있으며, 충분한 경쟁력을 가지고 있으므로 4차 산업혁명으 로 인한 반도체 수요 증가는 우리 기업에 호기
- 빅데이터 및 고용량의 데이터를 처리하기 위해서는 현재 메모리 반도체의 데이터 처리능력보다 고성능·저전력의 차세대 메모리 반도체가 필요하므로 현재 보유한 경쟁력을 충분히 활용하여 차 세대 메모리반도체 시장을 선도할 필요
○ 시스템반도체는 다품종 소량생산에 적합하므로 우리 중소기업의 사업 참여기회 확대
- 시스템반도체의 활용 범위가 넓고 다양한 수요처가 존재하므로 다 품종 소량생산방식이 적합
- 다품종 소량생산 방식은 대기업보다 중소기업에 적합하므로 우리 중소기업이 시스템반도체 산업에 적극적으로 참여 필요
○ 4차 산업혁명의 영향으로 인해 반도체산업 분야에서는 고용이 확 대되고, 양질의 고급인력 수요가 확대될 전망이므로 반도체 관련 인재 육성의 필요성 증가
- 4차 산업혁명으로 다양한 기술이 발전됨에 따라 반도체 수요처가 확대되고 관련 종사자의 일자리도 확대 전망
- 4차 산업혁명을 주도하는 주요 산업들의 요구수준에 맞는 반도체 개발을 위해서는 반도체 설계, 연구개발 등의 분야에서 고급인력 수요 확대
- 현재 대학에서 반도체 전공 교수진 확보의 어려움, 학생들의 석·
174 4차 산업혁명이 한국 제조업에 미치는 영향과 시사점
박사 과정 진학률 저조 등의 이유로 전문 인력 양성에 어려움을 겪고 있으므로 근본적인 원인을 파악하고 해소방안 마련이 시급
(4) 생산공정의 변화
1) 공정의 변화 방향과 주요 주체
○ 고도화된 스마트공장에서 공정 효율성 추구
- 반도체 생산은 고비용이 발생하므로 꾸준히 생산공정 개선을 통 한 수율 극대화를 진행하고 있기 때문에 갑작스런 변혁보다는 점 진적으로 발전할 전망
2) 변화의 특징과 전망
○ 효율적인 공정관리 및 스마트공장 운용으로 비용 절감 등 생산성 향상 추구
3) 시사점
○ 반도체 생산은 고비용이 소요되므로 비용절감을 위한 공장자동화, 에너지 절약 등 최고수준의 비용절감 및 생산성 향상 노력을 지속 - 따라서, 4차 산업혁명으로 인하여 반도체 생산공정에 큰 변화가 생
기기보다는 현재와 같이 꾸준히 생산성 향상을 위해 발전해 나아 갈 전망
- 공장자동화도 이미 타 산업에 비해 높은 수준으로 진행되고 있기 때문에 공장 자동화로 인한 인력 감축보다는 생산증가로 인한 고 용 증대 예상
(5) 평가
1) 향후 발전방향
○ 반도체 산업은 4차 산업혁명에서 필요로 하는 시스템반도체 분야 의 수요 다양화에 따라 다품종 소량 생산방식으로 전개
- 우수한 기술을 보유한 중소기업의 참여 기회 확대 전망
○ 사람의 두뇌와 같은 역할을 하는 인공지능 반도체의 상용화 - 지금과 같은 기술 진보수준이면 빠른 시일 내에 사람의 두뇌와 같
은 기능을 하는 반도체가 개발되어 상용화
- 인공지능 반도체 시스템을 도입한 자동차, 기계, 로봇 등의 등장으 로 관련 산업에 커다란 영향
2) 선진국과의 비교
○ 미국이 반도체를 최초로 생산하고 세계 시장을 대부분 장악 및 세 계 최고의 경쟁력을 보유하고 있었으나, 메모리반도체 분야는 현 제 국내 기업이 세계 최고의 기술 보유 및 세계 시장 점유율 1위
○ 시스템반도체는 다양한 종류로 사용되므로 중소기업의 참여기회 확대
176 4차 산업혁명이 한국 제조업에 미치는 영향과 시사점
- 메모리반도체 생산설비에는 막대한 자금이 필요하며, 일정 수준 이상의 수요가 발생하지 않으면 채산성이 맞지 않아 중소기업이 진입하기에는 높은 장벽
- 다양한 종류의 시스템반도체 수요가 발생함에 따라 기술력을 가 진 중소기업이 소량의 제품 생산에 참여할 수 있는 기회가 확대 - 현재 국내 시스템반도체 산업의 경쟁력이 선진국에 비해 뒤쳐져
있으나, 다양한 분야에서 사업기회가 발생할 수 있으므로 시장 수 요와 트렌드에 맞는 기술개발이 필요
3) 주요 쟁점과 과제
○ 국내 기업이 보유하고 있는 메모리반도체 분야 기술력으로 차세대 메모리반도체 개발
- 4차 산업혁명에서 시스템반도체의 중요성이 부각되고 있으나, 고 용량의 데이터를 처리하기 위해서는 고성능화된 메모리반도체도 여전히 중요한 포지션을 차지
- 따라서, 국내 기업이 보유하고 있는 기술 경쟁력을 충분히 활용하
- 따라서, 국내 기업이 보유하고 있는 기술 경쟁력을 충분히 활용하