차세대 지능형 반도체 1등 국가를 향한 도약이 시작된다.

- 과기정통부·산업부, ‘20년 891억원 등 10년간 1조원 투자 -

- 인공지능 반도체, 주력산업용 첨단 반도체, 신소자, 미세공정 기술 등 핵심기술 개발 - 

□ 세계 최고 수준의 인공지능(AI) 반도체, 주력산업용 첨단 반도체, 저전력·고성능 신소자, 원자 수준의 미세공정 기술 등 미래 반도체 시장을 좌우할 핵심기술 확보를 위한 범부처 합동의 국가연구개발 사업이 ‘20년부터 본격적으로 추진된다. 

ㅇ 과학기술정보통신부(장관 최기영, 이하 ‘과기정통부’)와 산업통상자원부(장관 성윤모, 이하 ‘산업부’)는 금년 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업의 착수를 위한 과제 기획을 완료하고, 1월 20일(월)부터 사업공고를 시행한다고 밝혔다. 

ㅇ ‘20년 정부출연 891억원 등 향후 10년간 1조원이 투자될 동 사업은 소자, 설계, 장비·공정 등 기술개발 전 주기를 아우르며, 

- 과기정통부는 인공지능 반도체 설계 기술 및 신소자 기술 개발(‘20년 424억원)을, 산업부는 차세대 반도체 설계 기술과장비·공정 기술 개발(’20년 467억원)을 담당한다. 

□ 그간, 과기정통부와 산업부는 메모리 중심의 불균형적 산업 구조를 극복하고, 4차 산업혁명 도래에 따른 미래 반도체 시장의 변화에 대응하여 글로벌 경쟁 우위를 확보하기 위해 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업 추진에 힘을 모아왔다. 

ㅇ ‘17년부터 공동으로사업 기획을 추진하였으며, ’19년 4월 국가연구개발사업예비타당성 조사가 통과됨에 따라 관련 기술개발을 위한 재원을 마련하였다. 

【 ‘차세대 지능형 반도체 기술개발 사업’ 개요】

ㅇ 이후, ‘20년 본격적인 사업 추진을 위해 분야별로 외부 전문가들이 참여하는 과제기획위원회를 구성하고, 산학연 대상 기술 수요조사, 사전 의견수렴 등을 거쳐 분야별 최종 추진 과제를 확정하였다. 

< 부처별 주요 추진내용 >

□ 분야별 세부적인 기술개발 추진방향은 다음과 같다. 

❶ 인공지능 반도체 설계 기술 개발(과기정통부) 

ㅇ 인공지능 반도체의 제품 완성도, 신뢰성, 활용성을 고려하여 인공지능 프로세서(NPU* 등), 초고속 인터페이스, 소프트웨어(컴파일러 등)를 통합한 플랫폼 기술을 개발한다.

* Neural Processing Unit(신경망처리장치) : 인간 뇌의 신경망을 모방해 대규모의 연산을 동시에 처리할 수 있는 인공지능 프로세서로서 인공지능 알고리즘 연산에 최적화 되어 있음 

- 응용분야에 따라 서버·모바일·엣지 분야별 플랫폼 기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 연산성능과 전력효율을 갖는 인공지능 프로세서(NPU 등) 등 글로벌 시장을 선도하는 혁신기술을 확보한다는 계획이다. 

 - 개발된 플랫폼 기술은 설계전문기업(팹리스) 등이 다양한 제품 개발과 검증에활용할 수 있도록 하여 인공지능 반도체 개발에 필요한 기간과 비용을 절감하도록 지원할 계획이며, 이를 위해 산·학·연이 참여하는 ‘플랫폼 커뮤니티’를 운영한다. 

ㅇ 과제 수행기관은 플랫폼별 세부 과제간 연계성을 강화할 수 있도록 컨소시엄 방식*으로 선정하며,

* 서버/모바일/엣지 플랫폼별 총괄과제와 세부과제를 묶어서 하나의 컨소시엄 구성

 - 기술력을 보유한 팹리스, IP 전문기업* 등의 참여, 기술개발과 연계한 최고급 인재 양성 등 인공지능 반도체 산업 생태계가 조기에 구축될 수 있도록 지원할 예정이다.

* 팹리스 및 파운드리 기업이 적용·활용할 수 있는 반도체 설계 자산(IP)을 제공하는 기업

❷ 신소자 분야 기술 개발(과기정통부) 

ㅇ 신소자 분야는 기존 소자의 한계 극복을 위한 초저전력․고성능의 새로운 소자 개발을 목표로, 기술 패러다임 전환기에 글로벌 시장에서 선도 기술로 채택될 수 있는 원천 IP 확보가 가능한 분야를 중심으로 지원할 계획이다. 

ㅇ 구체적으로 초저전력․고성능의 목표 구현을 위한 다양한 원리^*의신소자 원천기술 개발에 115억원, 개발된 기술의 조기 상용화 연계를 위한 집적․검증기술개발에 45억원, 창의적 아이디어 기반 도전적 기초기술^**에 14억원을 지원한다. 

- 특히 동 사업이 목표 지향적 사업임을 감안하여신소자 원천기술의 경우 경쟁형 R&D 방식을 도입, 단계별(예: 3년, 5년차) 평가를 통해 지속 지원여부를 결정하고,

* 초저전압소자, 3차원 집적소자, 로직-메모리 융합소자, 두뇌모사 소자, 배선융합소자 등

** 개발기간 내 집적검증 등 상용화 연계 가능성은 낮지만 반도체 패러다임을 바꿀 와해성 혁신아이디어 지원 병행 (이 중 우수한 성과는 신소자 원천기술로 연계 가능) 

- 5년차인 1단계 연구의 마무리 시점에서는 설계 분야와 공동연구 수준이 가능한 소자기술을 집중 발굴하여,2단계에서는 본격적인 소자-설계 융합연구를 통해 초저전력의 인공지능 반도체를 구현할 예정이다. 

❸ 차세대반도체 설계기술 개발(산업부) 

ㅇ 자동차, 첨단 가전, 의료·바이오, 에너지, 첨단로봇 등 5대 전략 산업 및 공공 수요와 연계하여시장에서 필요로 하는 시스템반도체(SoC) 설계기술을 개발하고 

- 다양한 어플리케이션에 범용적으로 활용 가능한 ^①경량 프로세서, ^②스토리지, ^③센싱, ^④연결 및 보안, ^⑤제어 및 구동 등 5대 핵심 요소기술을 개발한다.

ㅇ 금년부터 시작되는 대표 과제로는 5대 전략 산업과 관련된 ^①안전한 자율주행을 위한 다종 신호처리 및 보안 기능이 강화된 차량 통신용 SoC, ^②자가 화질 개선 및 AR/VR을 위한 통합 디스플레이용 SoC 등이, 

- 공공수요 연계를 통한 안전한 국민생활 지원을 위한 과제인 ^①5G 기반 범죄예방을 위한 전자발지용 SoC, ^②지하 매설시설의 가스 누수 감지를 위한 SoC 등이 있다. 

ㅇ 사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 고해상도 디스플레이 구동 SoC, 초고속 데이터 전송용 SoC, 초장거리 상황인지용 SoC 등 세계시장을 선도하는 혁신 기술 확보를 통해 시스템반도체 생태계 전반의 역량 강화를 뒷받침 할 계획이다. 

 ❹ 미세공정용 장비·공정기술 개발(산업부) 

ㅇ 장비·공정 분야에서는 반도체 제조 경쟁력의 핵심인 공정 미세화를 위한 미세공정용 장비·부품 기술을 개발한다.

 - 금년부터 대표적으로 ^①차세대 메모리, 고집적 시스템반도체 제조를 위한 원자 레벨 증착 장비 및 자동 검사 기술, ^②차세대 고집적 패키지를 위한 열처리 및 중성자에 의한 소프트웨어 에러 검출기술 등을 개발한다. 

ㅇ 사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 반도체 제조용 10나노 이하 공정 장비와 3D 패키지 장비 기술 확보를 통해 반도체 산업 전반의 경쟁력 강화를 뒷받침할 계획이다. 

 ㅇ 장비·공정과 설계 분야간 연계 강화를 위해 본 사업 진행과정에서 확보된 장비·공정 기술을 활용한 반도체 설계기술 개발도 향후 지원할 예정이다.

* (예시) 「100단 이상 3D NAND 증착 기술 및 100Å급 이하 III-V, Ge on Si 저온 선택적 에피 증착 장비」 등 반도체 공정장비 고도화(4년차 완료) 기술을 활용한 엣지 시스템 메모리 솔루션 기술개발 지원 

ㅇ 과제를 통해 개발된 기술이 최종 사업화 성과로 이어질 수 있도록 설계전문기업(팹리스)과 수요기업간 협력 플랫폼(얼라이언스 2.0*)을 적극 활용하고,

* 자동차, IoT가전·바이오·에너지·로봇 분야 반도체 수요기업과 팹리스 기업 참여 

- 대기업의 양산라인 등을 활용해 중소기업의 소재·장비를 검증하는 성능평가 사업^*과도 연계를 강화할 예정이다.

* 소재부품기술기반혁신 內 양산성능평가 : ‘20년, 400억원 

□ 아울러, ‘차세대 지능형반도체 기술개발’ 사업의 분야 간 연계․협력 및 민간 중심의 사업 수행 강화를 위해 단일 사업단을 구성하여 체계적으로 사업을 관리해 나갈 계획이다. 

ㅇ 사업단은 부처별 연구개발 전문기관*과 사업 기획․평가․관리 분야별 역할을 분담하여 공정성 및 전문성을 확보하고 성과관리 등의 효율성도 제고한다.

* 과기정통부 : 한국연구재단, 정보통신기획평가원, 산업부 : 한국산업기술평가관리원

 ㅇ 또한,사업단장은 반도체 전반에 대한 지식과 R&D 경험을 보유한 외부 전문가로 위촉하고, 과제 기획 및 관리, 성과 확산 등의 역할을 수행한다. 

□ 과기정통부 최기영 장관은 “인공지능 반도체는 AI 시대 글로벌 주도권 경쟁의 핵심이자 격전지로, 아직 압도적 강자가 없는 산업 초기 단계이므로 한발 앞서 핵심기술을 확보한다면 세계시장을 선도할 수 있는 기회가 존재한다”며,

ㅇ ”정부의 선도적인 투자와민간의 역량을 결집하여 세계 최고 수준의 인공지능 반도체를 개발하고 유능한 인재의 유입, 민간투자 촉진 등 반도체 산업에 새로운 붐을 일으켜 우리나라가 인공지능 반도체 1등 국가로 발돋움하도록 지원하겠다“고 밝혔다. 

□ 산업부 성윤모 장관은 ”시스템반도체는 4차 산업혁명 실현을 위한 핵심부품으로 미래차·바이오와 함께우리의 미래 먹거리를 책임질 3대 신산업 중 하나“임을 강조하고, 

ㅇ “메모리반도체 분야 세계 1위 기술력, 대형 수요기업 보유 등 우리가 보유한강점을 잘 활용하고, 팹리스 육성, 인력양성 등과 함께 차세대 반도체 분야 핵심기술 확보를 집중 지원해 메모리 강국을 넘어 종합 반도체 강국으로 도약하겠다”고 밝혔다. 

□ 한편, 동 사업의 공고일은 ‘20년 2월 28일까지40일간 진행되며, 평가를 통해 수행기관을선정한 후, 금년 4월부터 본격적인기술개발에 착수할 예정이다. 

ㅇ 과제별 기술제안서 및 공고문 등 자세한 내용은 정보통신기획평가원(www.iitp.kr/인공지능 반도체 설계 분야), 한국산업기술평가관리원(www.keit.re.kr/차세대 반도체 설계, 장비․공정 분야) 홈페이지에서 각각 확인할 수 있으며, 사업설명회는 1.29일(산업부), 1.31일(과기정통부)에 분야별로 각각 개최될 예정이다.

※ 신소자분야 : 세부과제 기획 및 검토를 거쳐 2월 중 별도 공고 (3월 평가, 4월 기술개발 착수 예정)