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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능이 반도체 설계하는 시대 온다

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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]

 

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美 7월 소비자물가 3.4%로 둔화 [서울=뉴스핌] 고인원 기자= 미국의 7월 소비자물가 상승세가 시장 예상에 부합하며 완만한 흐름을 보였다. 올해 초 중동 분쟁에 따른 에너지 가격 급등으로 커졌던 인플레이션 압력이 다소 진정되고 있다는 신호로 해석되면서 미 연방준비제도(Fed·연준)의 9월 추가 금리 인상 가능성도 낮아졌다. 미 노동부 노동통계국(BLS)은 12일(현지시간) 7월 소비자물가지수(CPI)가 전월 대비 0.1% 상승했다고 밝혔다. 6월에는 0.4% 하락해 6년 만에 처음으로 월간 기준 하락세를 기록했다. 전년 대비 CPI 상승률은 3.4%로 6월의 3.5%에서 둔화했다. 변동성이 큰 식품과 에너지를 제외한 근원 CPI는 전월 대비 0.2% 상승했다. 6월에는 보합이었다. 전년 대비 근원 CPI 상승률 역시 2.6%에서 2.5%로 낮아졌다. 헤드라인과 근원 CPI의 전월 대비 상승률은 모두 로이터와 다우존스가 집계한 시장 전망치에 부합했다. 미국 여성이 생활용품점 '달러트리'에서 식료품을 구입하고 있다. 2018.08.30 [사진=블룸버그] 물가 상승률은 여전히 연준의 목표치인 2%를 웃돌고 있지만, 6월에 이어 7월에도 월간 물가 흐름이 비교적 안정적으로 나타나면서 올해 초 에너지 가격 급등으로 촉발됐던 인플레이션 압력이 완화되고 있다는 평가가 나온다. 연준은 공식 물가 목표를 판단할 때 CPI보다 개인소비지출(PCE) 물가지수를 더 중시한다. ◆ CPI 예상 부합…9월 금리 인상 확률 42%로 하락 이번 CPI는 지난주 발표된 미국 고용보고서에서 예상 밖의 일자리 감소가 확인된 직후 나온 것이어서 연준의 향후 통화정책에 대한 시장의 관심이 더욱 컸다. CPI 발표 전 CME 페드워치에 반영된 연준의 9월 금리 인상 가능성은 약 46%였다. 지표 발표 이후에는 42%로 떨어졌다. 금융시장도 즉각 반응했다. 미국 주가지수 선물은 상승폭을 확대했고 미 국채 수익률은 전 구간에서 하락했다. 7월 물가와 고용이 모두 비교적 완만하게 나타나면서 연준이 당장 추가 금리 인상에 나서야 할 필요성이 줄었다는 기대가 반영된 것으로 풀이된다. 연준은 지난달 연방공개시장위원회(FOMC)에서 기준금리인 연방기금금리 목표 범위를 3.50~3.75%로 동결했다. 다음 FOMC는 9월 15~16일 열린다. 다만 연준 정책위원들은 9월 회의에 앞서 8월 CPI와 고용보고서를 추가로 확인할 수 있다. 이코노미스트들은 최근 국제유가가 다시 상승한 만큼 8월에는 소비자물가 상승세가 다소 빨라질 가능성이 있다고 보고 있다. 계절적 왜곡 요인이 사라지면서 고용 증가세도 반등할 것으로 전망된다. ◆ 에너지 가격 1.5%↓…주거비가 CPI 상승분 3분의 2 세부 항목에서는 에너지 가격 하락이 전체 물가 상승을 억제했다. 7월 에너지 가격은 전월 대비 1.5% 떨어졌다. 6월 5.7% 급락한 데 이어 두 달 연속 하락했다. 다만 앞선 몇 달간 국제유가가 크게 오른 영향으로 전년 대비로는 여전히 14.7% 상승한 상태다. 이란에 대한 공격이 시작된 직후인 지난 3월에는 에너지 가격이 한 달 만에 10.9% 급등했다. 식품 가격과 주거비는 각각 전월 대비 0.1% 상승했다. 특히 주거비는 그동안 인플레이션이 연준의 목표치인 2%를 웃돌게 만든 주요 요인 가운데 하나다. 7월 주거비 상승폭 자체는 크지 않았지만 전체 헤드라인 CPI 상승분의 약 3분의 2를 차지했다고 BLS는 설명했다. 신차 가격은 전월 대비 0.1%, 중고차와 트럭 가격은 0.4% 상승했다. 의료비는 0.4% 올랐고 항공료는 2.2% 뛰었다. 이란의 호르무즈 해협 봉쇄를 이미지화 한 일러스트 [사진=로이터 뉴스핌] ◆ 유가 재상승은 변수…8월 물가 다시 뛸 가능성 시장에서는 7월 CPI가 금리 인상 우려를 낮췄지만 인플레이션 위험이 완전히 사라진 것은 아니라는 지적도 나온다. 중동 분쟁으로 국제유가가 다시 상승하고 있기 때문이다. 미국이 원유 순수출국인 데다 그동안 석유 재고를 줄이면서 유가 급등이 경제에 미치는 충격을 일부 흡수했지만, 일부 이코노미스트들은 이런 상황이 무기한 지속되기는 어렵다고 지적했다. 미국을 비롯한 주요국이 결국 줄어든 석유 재고를 다시 채워야 하는 만큼 원유 수요가 늘어나면서 국제유가가 높은 수준을 유지할 가능성이 있다는 것이다. 도널드 트럼프 미국 대통령도 이번 주 공개된 인터뷰에서 이란을 "교활한 협상가들"이라고 비난하며 대이란 군사 대응 가능성을 열어뒀다. 중동 정세가 다시 악화해 국제유가가 추가 상승할 경우 8월 이후 미국 물가에도 다시 상승 압력이 가해질 수 있다. 7월의 완만한 물가 상승은 연준의 추가 금리 인상 우려를 낮췄지만 미국 소비자들의 부담이 크게 줄었다고 보기는 어렵다. 물가 수준 자체가 여전히 높은 데다 임금 상승세가 물가를 충분히 따라가지 못하고 있기 때문이다. 높은 생활비는 트럼프 대통령에 대한 미국인들의 평가에도 부담으로 작용하고 있으며, 오는 11월 미 의회의 향후 2년간 주도권을 결정할 중간선거에서도 주요 쟁점이 될 전망이다. koinwon@newspim.com 2026-08-12 22:07
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LA 레이커스, 120억 달러에 팔려 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 벤처캐피털 스라이브캐피털을 이끄는 조슈아 쿠슈너와 밥 아이거 전 월트디즈니컴퍼니 최고경영자(CEO)가 미국 프로농구(NBA) 로스앤젤레스(LA) 레이커스를 120억 달러(약 17조 원)에 인수한다. 스포츠 구단 거래로는 사상 최고가다. 12일(현지시간) 로이터통신과 ESPN 등 주요 외신에 따르면 두 사람은 마크 월터로부터 경영권 지분을 넘겨받는다. 월터는 지난해 10월 버스 가문으로부터 100억 달러에 이 지분을 사들였다. 버스 가문은 1979년 제리 버스가 구단을 인수한 뒤 46년간 레이커스를 소유해 왔다. 딸 지니 버스가 아버지 사후 운영을 맡아오다 지난해 월터에게 경영권을 넘겼다. 이번 거래는 NBA 이사회 승인을 거쳐야 확정된다. 레이커스의 몸값은 빠르게 상승했다. 이번 거래가 마무리되면 월터가 100억 달러에 사들인 지 채 1년도 지나지 않아 20% 오른 가격에 손바뀜이 이뤄지는 셈이다. 쿠슈너와 아이거는 성명에서 "평생 NBA 팬으로서 세계에서 가장 상징적인 구단 가운데 하나인 LA 레이커스를 맡게 돼 큰 영광"이라며 "제리와 지니 버스의 리더십과 비전에 큰 존경을 표한다"고 밝혔다. 이어 "우리는 그 토대를 이어받아 최고 수준에서 경쟁하고, 이 특별한 팀과 팬들, 그리고 LA를 위해 헌신하겠다"고 덧붙였다. 월터는 "레이커스를 소유한 것은 내 인생의 큰 영광 중 하나였다"며 "특별한 투자였지만 내가 간직할 것은 커뮤니티와 팬들, 그리고 이 팀을 가족처럼 대하는 도시"라고 강조했다. 이어 "레이커스는 로스앤젤레스의 것이며 최고의 순간은 아직 오지 않았다고 확신한다"고 했다. 쿠슈너는 스라이브캐피털 창업자로, 도널드 트럼프 미국 대통령의 사위인 재러드 쿠슈너의 동생이다. 아이거는 미국 여자프로축구(NWSL) 엔젤시티FC의 과반 지분을 인수한 바 있다. 지분을 넘기는 월터도 스포츠 업계에서 이름난 큰손이다. 복합지주회사 TWG글로벌을 이끄는 그는 잉글랜드 프로축구 프리미어리그(EPL) 첼시와 여자프로하키리그(PWHL)에도 투자하고 있다. 2026 NBA 플레이오프에서 슛을 시도하는 LA 레이커스의 르브론 제임스. [사진=로이터 뉴스핌] 2026.08.12 mj72284@newspim.com   mj72284@newspim.com 2026-08-13 00:25
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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.
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