삼성전자가 엔비디아와 협력해 세계 최대 반도체 AI(인공지능) 공장을 구축한다. 반도체 설계부터 공정 시뮬레이션, 장비 제어, 품질 분석, 물류 관리까지 전 단계를 AI가 운영·개선하는 개념이다.
삼성전자는 31일 엔비디아로부터 약 5만개의 최신 블랙웰 GPU(그래픽처리장치) 칩 구입 계획을 밝히고 이를 바탕으로 AI 팩토리를 만들겠다고 밝혔다. 삼성전자는 "AI 팩토리를 구축해 차세대 반도체 개발·양산 주기를 획기적으로 단축하고 품질 경쟁력을 강화할 계획"이라고 했다.
삼성전자가 추진하는 AI 팩토리는 반도체 제조 과정에서 생성되는 모든 데이터를 실시간으로 수집해 스스로 학습하고 판단하는 지능형 제조 혁신 플랫폼이다. 삼성전자는 "이를 위해 향후 수년간 5만개 이상의 엔비디아 GPU를 도입해 AI 팩토리 인프라를 확충하고 엔비디아의 시뮬레이션 라이브러리 옴니버스(Omniverse) 기반 디지털 트윈 제조 환경 구현을 가속화할 예정"이라고 밝혔다.
업계에서는 삼성전자의 AI 팩토리 전환이 반도체 개발·생산의 새로운 표준을 제시할 것으로 기대한다. 업계 관계자는 "삼성이 생산한 AI 메모리 반도체가 삼성의 반도체 공장 인공지능화를 가속시키고 이를 통해 더 나은 AI 반도체 성능을 구현하는 혁신 모델"이라고 했다.
삼성전자는 다른 반도체 기업들과 달리 반도체 생산 캐파나 공장의 물리적 규모는 물론 반도체 제조에 적용되는 AI 기술 범위가 세계 최고 수준이라는 점을 강조한다. 특히 수천 단계의 공정을 거쳐야 제품이 완성되는 반도체 제조 전 과정에 AI 기반 시스템을 구축했다는 점에서 삼성전자의 AI 팩토리는 차별화된다는 설명이다. 다른 기업들이 구축 중인 AI 팩토리는 주로 데이터센터나 AI 학습용 GPU 중심의 인프라 구축에 초점이 맞춰져 있다.
삼성전자는 이미 일부 공정에서 엔비디아의 플랫폼을 활용해 AI 팩토리의 기반을 다져왔다. 삼성전자는 엔비디아의 AI 컴퓨팅 기술인 △쿠리소(cuLitho) △쿠다-X(CUDA-X)를 도입해 미세 공정에서 발생할 수 있는 회로 왜곡을 AI가 실시간으로 예측·보정함으로써 공정 시뮬레이션 속도를 기존보다 20배 향상시키고 설계 정확도와 개발 속도를 동시에 향상시켰다.
또 생산 설비의 실시간 분석∙이상 감지∙자동 보정이 가능한 통합 제어 체계를 구축했으며 옴니버스 기반의 디지털 트윈(실제 공장, 장비 등을 가상 환경에 동일하게 구현한 모델)을 통해 가상 공간에서 △설비 이상 감지 △고장 예측 △생산 일정 최적화 등도 구현 중이다. 삼성전자는 향후 AI 팩토리를 미국 테일러 등 해외 주요 생산거점에까지 확장할 계획이다.
삼성전자는 AI 팩토리 구축이 국가 제조 산업 차원에서 AI 전환을 이끄는 촉매 역할을 할 것으로 기대한다. 삼성전자는 AI 팩토리 구축을 위해 국내 팹리스, 장비, 소재 기업들과 전방위적으로 협력한다는 계획이다. 중소기업 경쟁력 강화를 위해 AI·데이터 기술을 활용해 기존 공장을 지능형 스마트 공장으로 고도화하는 '스마트공장3.0' 사업도 이미 전개하고 있다.
삼성전자는 GPU 가속 기반 차세대 설계 도구를 개발하기 위해 EDA(칩 설계 자동화) 업체들과 공동 연구도 강화하고 있다. 삼성전자는 △메모리 △시스템반도체 △파운드리 △패키징 등 AI 팩토리 전환에 필요한 핵심 기술을 모두 보유한 종합 반도체 기업으로 HBM(고대역폭메모리)3E·HBM4 등 AI 메모리, 첨단 파운드리, 패키징 기술에 엔비디아 GPU를 결합해 혁신적인 AI 생태계를 구축할 계획이다.
또 엔비디아와 협업으로 AI 모델과 휴머노이드 로봇 기술을 고도화하고 관련 기술을 AI 팩토리를 포함한 다양한 분야로 확대해 생성형 AI·로보틱스·디지털 트윈 등을 아우르는 차세대 AI 생태계를 구축한다는 전략이다. 삼성전자의 AI 모델은 엔비디아 GPU상에서 메가트론(Megatron) 프레임워크를 사용해 구축됐다. 고도화된 추론 능력을 기반으로 실시간 번역, 다국어 대화, 지능형 요약 등에서 탁월한 성능을 발휘한다.
아울러 삼성전자는 휴머노이드 로봇 분야 전반에서 엔비디아 'RTX PRO 6000' 블랙웰 서버 에디션 플랫폼을 활용해 지능형 로봇의 상용화와 자율화, 기술 고도화를 추진 중이다. 엔비디아의 젯슨 토르(Jetson Thor) 로보틱스 플랫폼도 활용해 지능형 로봇의 AI 추론, 작업 수행, 안전 제어 기술을 강화하고 있다.
삼성전자는 엔비디아, 국내 산·학·연과 차세대 지능형 기지국(AI-RAN) 기술 연구 및 실증을 위한 양해각서(MOU)도 체결했다. 지능형 기지국은 네트워크와 AI 기술을 융합해 차세대 AI 로봇 등 피지컬 AI 구현을 지원하는 차세대 통신 기술이다. 로봇이나 드론, 산업현장 자동화 장비 등이 통신망에서 실시간으로 데이터 연산과 추론을 가능하게 하는 신경망 역할을 한다.