전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 전기·전자

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능이 반도체 설계하는 시대 온다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

은발의 전문가 시대

필자가 연구하는 분야 중에서 반도체나 컴퓨터에서 발생하는 디지털 전자파의 발생과 간섭을 줄이는 연구하는 분야가 있다. 이 전공 분야를 전문용어로 EMC(Electromagnetic Compatibility) 또는 전자파 적합성이라고 한다.

 김정호 카이스트 교수

특히 빅데이터와 인공지능에 쓰이는 반도체에서는 대용량의 데이터를 짧은 시간에 처리하기 때문에 이러한 전자파 발생과 간섭 문제가 더욱 심각하게 되어, 설계상 중요한 관건이 되고 있다. 더 나아가 데이터 센터, 자율주행자동차 설계에도 꼭 필요한 핵심 기술이다.

그러나 전세계 4차 산업혁명 핵심 기업인 반도체, 자율주행자동차, 컴퓨터, 스마트폰 업체에서는 이러한 EMC 분야 전문가를 구하기가 매우 어렵다.

EMC 전문가가 되기 위해서는 먼저 각 해당 산업 분야의 설계 전문성이 있어야 하고 거기에 더해서 EMC 지식과 경험을 갖춘 실력을 함께 갖추어야 한다.

특히 이 EMC 분야에 전문 인력이 적은 이유는 전자파 이론의 학술적 기초에 더해서 현장 경험이 필요하다. 실제 제품 설계에 적용해야 하고, 컴퓨터 시뮬레이션과 측정 경험을 쌓아야 한다. 그러니 진정한 전문가가 되려면 거의 30 년 이상이 족히 걸린다.

이 EMC 분야의 전문가들는 미국, 일본, 유럽에서 보면 대부분 국방, 항공, 또는 우주 관련 산업에서 일하고 있다. 이러한 분야에서는 외국인이 시민권 없이는 프로젝트에 참여하거나 취업하기 어렵다. 그래서 미국의 관련학회에 가면 동양인이 많지 않다. 그래서 젊은 우수 인력이 배출되기 더욱 어렵다. 그 결과 이 분야의 전문가들은 대부분 60대 70대 ‘은발의 노 신사’ 전문가 들이다. 이러한 현상은 반도체 설계 분야도 마찬가지이다.

'IEEE EMC Chicago Chapter 2018 행사' 참석자들 가운데 은발의 EMC 전문가들과 그 가족들이 보인다. [출처=IEEE]

인공지능이 반도체 설계 가능해

반도체 설계 절차에는 전체 구조(Architecture) 설계, 논리 설계, 회로 설계, 배치 설계(Floor Planning), 그리고 도면 설계(Layout) 등의 과정을 거친다. 이 설계 결과에 따라 반도체의 계산 속도, 전력 소모, 면적, 가격 등이 정해진다. 그런데 요즈음 이러한 반도체 설계 과정에서 컴퓨터 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어의 도움을 많이 받는다. 전기적, 기계적 모델을 이용해서 컴퓨터 시뮬레이션을 하고 그 성능을 제작 이전에 검증해 볼 수 있다. 이처럼 컴퓨터 시뮬레이션으로 목표 성능이 달성된 다음 여러 가지 목표 조건을 동시 혹은 최소 비용으로 구현하는 최적화 설계 과정을 거치게 된다. 그 결과 개발 인력, 비용, 그리고 시간을 줄인다.

이러한 반도체 최적 설계에서도 ‘컴퓨터’가 일정 부분 ‘전문가’를 대신에 준다. 그런데 지금의 CAD 설계와 최적화는 일정 부분 한계를 가지고 있다. 컴퓨터 성능 한계 때문이기도 하고, 설계와 최적화 알고리즘의 한계 때문이기도 하다. 그래서 전문가의 실력과 경험이 CAD 기능과 결합하여 최선의 설계하고 있다. 지금의 반도체 프로세서, 메모리, 센서도 이러한 설계 과정을 거친다. 그런데 이 설계에서의 ‘전문가’ 역할을 ‘인공지능’이 대신하는 시대가 조금씩 다가 오고 있다.

인공지능 알고리즘 중에 ‘강화학습(Reinforcement Learning)’ 알고리즘이 있다. 알파고 바둑 게임에도 적용되었다. 인공지능(Agent)이 어떤 결정을 내리고 행동(Action)을 하면서, 상대와의 반응을 보고 기록(State)하면서 동시에 스스로 학습해 간다. 수많은 시행과 상대방 반응 과정을 반복하면서 학습해 간다. 목표 지표(Reward)가 바둑 알파고에서는 승률이 되고, 인공지능 반도체 설계에서는 목표 성능이 된다. 최적 승률이 되는 바둑을 두듯이 최적 성능을 갖는 조건을 학습해 간다. 알파고에서는 기보(Supervised Learning)를 이용하거나 알파고 끼기 자율학습(Unsupervised Learning)을 한다.

다르게 말하면 알파고에서 사용되었던 인공지능 알고리즘을 그대로 반도체 최적 성능 설계에 적용될 수 있다. 그러면 반도체 설계 프로그램인 에이전트(Agent) 실력이 ‘이세돌 급'이 되는 것이다. 그러면 인공지능이 세계 최고 수준의 반도체 설계 전문가가 된다.

알파고에서는 기존의 기보를 사용하면서 배우거나 알파고 끼리의 바둑으로 자체 기보를 만들어 스스로 학습하기도 한다. 반도체 설계 인공지능에서는 컴퓨터 CAD 시뮬레이션이 학습(Learning) 기회를 제공해 준다. 알파고에서는 승률이 보상(Reward)이 되고, 반도체 설계에서는 성능 만족 정도가 보상(Reward)이 된다.

이처럼 강화학습 반도체 설계 인공지능에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용해서 학습한다. 강화학습 설계 사례가 증가하면서 학습용 데이터가 증가해서 전문가 실력이 급상승한다. 인공지능 전문가 인간을 대신하기 때문에 학습속도가 훨씬 빠르다. 그리고 인공지능의 기억이나 능력이 지워지거나 ‘은발'이 되어도 100년이 되어도 떨어지지 않는다.

딥러닝 강화학습인 Deep Q Learning 알고리즘을 이용한 반도체 설계 과정. [출처=KAIST]

 

딥러닝 강화학습인 Deep Q Learning 알고리즘을 이용해서 최적화 설계한 반도체 설계 결과. [출처=KAIST]


인공지능 전문가의 세상

이러한 인공지능 설계는 더 나아가 테스트의 설계, 테스트와 생산 공정상의 데이터 분석에도 사용될 전망이다. 특히 반도체 생선 공정의 수율 분석에 인공지능이 사용될 수 있다. 공정 데이터를 분석해서 인공지능에 의한 최적 공정을 찾아 낸다면, 반도체 기업의 생산성과 수율, 순이익 그리고 경쟁력도 인공지능에 달려 있을 것으로 전망한다. 이처럼 4차 산업혁명에 필요한 반도체 설계, 테스트, 생산관리 등 전 분야에서 인공지능이 전문가를 대체하는 시대가 다가 오고 있다.

필자 연구실에서도 일부 반도체 설계에 Deep Q 러닝이라고 불리는 강화학습 방법을 이용해 기초적인 설계 최적화를 시도해 보고 있다. 가능성이 이미 충분히 보인다. 추후 컴퓨터 성능만 지원된다면 훨씬 복잡한 설계도 가능한 것을 확인했다.

그래서 인공지능의 색깔은 ‘은빛 색깔'이다. 인간이 60세 이상 몰입해야 도달할 수 있는 전문가 수준을 인공지능은 금방 구현할 수 있다. 이렇게 되면 ADA(ALL DESIGN by AI) 세상이 올 수 있다. 인공지능이 반도체를 설계하고, 그 AI 반도체가 인공지능 계산을 한다. 인간이 파고들 틈이 없다. 그럼 인공지능이 국가간, 사회 내에서 정보, 자원, 자본, 시장 분만 아니라 고급 인력과 기술의 독점 현상을 가속화 할 수 있다.

인공지능 알고리즘을 이용해서 반도체 설계를 자동화한 ADA(All Design by AI) 개념. [출처: KAIST]

 

joungho@kaist.ac.kr


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
코르다 '6개대회 연속 2위 이상' 대기록 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 세계 1위 넬리 코르다가 멕시코 필드마저 정복하며 미국여자프로골프(LPGA) 전설 소렌스탐과 어깨를 나란히 했다. 코르다는 4일(한국시간) 멕시코 플라야 델 카르멘의 엘 카말레온 골프코스(파72)에서 열린 리비에라 마야 오픈(총상금 250만 달러) 최종 라운드에서 이글 1개와 버디 2개, 보기 1개를 묶어 3언더파 69타를 쳤다. 최종 합계 17언더파 271타를 기록한 코르다는 2위 아피차야 유볼을 4타 차로 따돌리고 우승컵을 들어 올렸다. 시즌 3승이자 통산 18승이다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 넬리 코르다가 4일(한국시간) 리비에라 마야 오픈 우승 트로피를 들고 포즈를 취하고 있다. [사진=LPGA] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 올 시즌 출전한 6개 대회에서 우승 3회, 준우승 3회를 기록한 코르다는 2001년 소렌스탐이 작성한 시즌 개막 후 6개 대회 연속 준우승 이상 기록과 타이를 이뤘다. 개막전 힐튼 그랜드 베케이션스 토너먼트 오브 챔피언스와 셰브론 챔피언십에서 우승했고, 포티넷 파운더스컵·포드 챔피언십·아람코 챔피언십에서는 3연속 준우승을 기록했다. 3타 차 단독 선두로 최종 라운드에 나선 코르다는 5번 홀(파5) 이글을 시작으로 6, 7번 홀 연속 버디를 낚으며 초반에 승기를 굳혔다. 마지막 18번 홀(파5)에서는 티샷이 숲으로 향하며 분실구 위기를 맞았으나 장거리 퍼트를 성공시키며 보기에 그치는 집중력을 보였다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 넬리 코르다가 4일(한국시간) 리비에라 마야 오픈 18번홀에서 챔피언 퍼트를 넣고 기뻐하고 있다. [사진=LPGA] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 주수빈은 버디 4개와 보기 2개로 2타를 줄여 합계 6언더파 282타, 단독 8위에 올랐다. 2023년 투어 합류 이후 통산 두 번째 톱10이다. 2라운드 공동 62위로 컷을 통과한 강민지는 3~4라운드에서 반등했다. 최종일 보기 없이 버디 4개를 기록하며 합계 5언더파 283타, 공동 9위로 데뷔 첫 톱10에 진입했다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 주수빈. [사진=LPGA] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 강민지. [사진=LPGA] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 임진희는 합계 4언더파 284타로 공동 13위에 올라 순위를 끌어올렸고, 루키 황유민은 대회 첫 60대 타수(69타)를 기록하며 합계 3언더파 285타, 공동 20위로 대회를 마쳤다. psoq1337@newspim.com 2026-05-04 07:15
사진
안세영의 한국, 中 꺾고 우버컵 우승 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 셔틀콕 여제' 안세영이 선봉에 선 한국 여자 배드민턴이 만리장성을 넘고 세계 정상에 우뚝 섰다. 한국 여자 대표팀은 3일(한국시간) 덴마크 호르센스에서 열린 2026 세계여자단체배드민턴선수권대회(우버컵) 결승전에서 중국을 3-1로 제압했다. 2010년과 2022년에 이은 통산 세 번째 우승이다. 조별리그에서 탈락한 남자 대표팀의 아쉬움을 씻어내는 '금빛 스매싱'이었다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 한국 여자 배드민턴 대표팀. [사진=BWF] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 첫 번째 단식 주자로 나선 안세영은 세계 2위 왕즈이를 2-0(21-10 21-13)으로 완파했다. 안세영은 한 번의 동점도 허용하지 않는 무결점 경기를 펼쳤다. 하프 스매시와 헤어핀을 자유자재로 구사하며 상대를 쥐락펴락했다. 안세영은 이번 대회 조별리그부터 8강, 4강전에 이어 결승까지 모든 경기에 첫 주자로 출전해 단 한 게임도 내주지 않는 전승 행진을 벌이며 세계 1위다운 위력을 과시했다. 안세영은 왕즈이를 상대로 통산 20승(5패)째를 수확했다. 중국 언론에서조차 '공안증'(안세영 공포증)이라는 용어를 쓸 만큼 안세영에게 약한 모습을 보였던 왕즈이는 지난 3월 전영오픈 결승에서 맞대결 10연패를 끊고 안세영에 일격을 가하기도 했으나, 4월 아시아선수권대회 결승에 이어 이날까지 안세영에게 2연패를 당하며 천적 관계를 재확인했다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 천위페이를 꺾은 김가은. [사진=BWF] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 두 번째 주자였던 복식 이소희-정나은 조가 세계 1위 류성수-탄닝 조에 0-2로 패했지만, 세 번째 주자 김가은이 해결사로 나섰다. 김가은은 천위페이를 상대로 1게임 8-15의 열세를 뒤집는 무서운 뒷심을 발휘하며 2-0(21-19 21-15) 승리를 따냈다. 분위기를 바꾼 천금 같은 승리였다. 마침표는 네 번째 주자가 찍었다. 파트너 공희용의 부상 결장으로 백하나와 손을 맞춘 김혜정은 찰떡 호흡을 과시하며 세계 4위 지아이판-장수셴 조에 2-1(16-21 21-10 21-13) 역전승을 거뒀다. 첫 게임을 내준 백하나-김혜정은 전열을 가다듬은 2게임에서 시원한 공격을 퍼부으며 21-10으로 승리했다. 마지막 3게임은 더 압도적이었다. 3-2 상황에서 무려 9점을 몰아치며 승기를 잡았고, 끝까지 리드를 지켜내며 한국의 우승을 확정했다. 마지막 단식 주자였던 심유진(인천국제공항·19위)은 세계 5위 한웨와의 경기를 치르지 않고도 동료들과 함께 시상대 맨 위에서 우승의 기쁨을 만끽했다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 중국 남자 배드민턴 대표팀. [사진=BWF] 2026.05.04 psoq1337@newspim.com 올해 초 아시아단체선수권에 이어 우버컵까지 석권한 여자 대표팀은 명실상부한 세계 최강임을 증명하며 오는 9월 아시안게임을 향한 청신호를 밝혔다. 남자부에선 중국이 돌풍의 프랑스를 3-1로 물리치고 토머스컵 우승컵을 안았다.  psoq1337@newspim.com 2026-05-04 06:16
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동