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
손흥민, 새해 첫 경기 1골·3도움 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 얼마나 발이 근질근질했을까 싶다. 손흥민(LAFC)이 지난해 11월 22일 밴쿠버 화이트캡스전 이후 3개월 만에 출전한 새해 첫 경기에서 1골, 3도움으로 자신의 역대 한 경기 최다 공격포인트 4개를 몰아쳤다. 손흥민의 '환상의 짝궁' 데니스 부앙가는 해트트릭을 기록했다. 손흥민은 18일(한국시간) 온두라스 산페드로술라 프란시스코 모라산 스타디움에서 열린 레알 에스파냐(온두라스)와의 2026 북중미카리브해축구연맹(CONCACAF) 챔피언스컵 1라운드 1차전 원정 경기에 최전방 공격수로 선발 출전했다. LAFC는 '흥부 듀오'를 앞세워 에스파냐를 6-1로 완파했다. 손흥민이 18일(한국시간) 레알 에스파냐(온두라스)와의 2026 북중미카리브해축구연맹(CONCACAF) 챔피언스컵 1라운드 1차전 원정 경기에서 페널티킥을 성공시키고 찰칵 세리머니를 하고 있다. [사진=LAFC] 마크 도스 산토스 LAFC 감독은 손흥민, 부앙가, 마르티네스, 델가도, 틸먼, 에스타퀴오, 팔렌시아, 타파리, 포티우스, 세구라, 요리스를 선발로 내세웠다. 킥오프 51초 만에 동료 다비드 마르티네스가 페널티킥을 얻어냈고 전반 3분 드니스 부앙가가 오른발로 선제골을 성공시키며 LAFC가 일찌감치 리드를 잡았다. 손흥민의 이번 시즌 첫 공격포인트는 전반 11분에 나왔다. 역습 상황에서 하프라인 근처에서 공을 잡은 손흥민은 단독 드리블로 전진하며 수비 라인을 끌어당겼다. 레알 에스파냐 수비수 3명이 동시에 달라붙었지만 균형을 잃지 않고 볼을 지켜낸 뒤, 페널티 에어리어 오른쪽으로 침투하던 마르티네스를 향해 정확한 침투 패스를 찔러 넣었다. 마르티네스는 이를 왼발 인사이드 감아차기로 마무리하며 골문 왼쪽 구석을 갈라 손흥민은 2026 시즌 첫 도움을 기록했다. 손흥민은 전반 22분 이번 시즌 첫 골을 성공시켰다. 좌측면에서 공을 잡은 부앙가가 개인 기술로 박스 안으로 파고드는 과정에서 수비수에 걸려 넘어졌고, VAR 끝에 페널티킥이 선언됐다. 키커로 나선 손흥민이 낮고 빠른 슈팅으로 왼쪽 골망을 갈랐다. 손흥민은 곧바로 추가 도움까지 기록했다. 전반 24분, 후방에서 넘어온 공을 손흥민이 감각적인 터치를 한 후 패스를 내주자 부앙가가 넘어지며 논스톱 슈팅으로 자신의 두 번째 골을 완성했다. 손흥민(오른쪽)이 18일(한국시간) 레알 에스파냐(온두라스)와의 2026 북중미카리브해축구연맹(CONCACAF) 챔피언스컵 1라운드 1차전 원정 경기에서 자신의 어시스트로 골을 성공시킨 티모시 틸먼과 기쁨을 나누고 있다. [사진=LAFC] 손흥민은 전반 39분 박스 오른쪽에서 문전에 있던 동료 티모시 틸먼에게 낮고 빠른 패스로 연결했고, 틸먼은 감각적인 힐슛으로 팀의 다섯 번째 골을 넣어 손흥민은 도움 해트트릭을 기록했다. LAFC는 전반을 5-0으로 앞선 채 마쳤고 손흥민은 전반에만 자신의 역대 한 경기 최다 타이인 4개의 공격포인트를 올렸다. 그는 2020년 9월 20일 잉글랜드 프리미어리그 사우샘프턴전에서 해리 케인의 4개 도움을 받아 4골을 몰아쳤다. 이날 1골 3도움을 보탠 손흥민은 LAFC에서의 통산 14경기에서 13골 7도움으로 공격포인트 20개를 채웠다. 경기당 1.43개에 달하는 놀라운 수치다. 후반 에스파냐의 만회골이 터졌고 손흥민은 후반 15분 오르다즈와 교체되어 벤치로 들어왔다. 부앙가는 손흥민이 교체된 뒤인 후반 26분 오르다즈의 도움을 받아 시즌 첫 해트트릭을 달성했다. 부앙가가 18일(한국시간) 레알 에스파냐(온두라스)와의 2026 북중미카리브해축구연맹(CONCACAF) 챔피언스컵 1라운드 1차전 원정 경기에서 멀티골을 넣고 포효하고 있다. [사진=LAFC] 이날 경기는 손흥민에게 북중미 챔피언스컵 데뷔전이었다. 신임 도스 산토스 감독에게는 팀 부임 후 첫 경기였다. 프리시즌 친선경기를 단 하나도 뛰지 않은 채 컨디션 관리에 주력해온 손흥민은 일각의 부상 우려를 말끔히 씻었고, 도스 산토스 감독은 LAFC 데뷔전에서 대승을 거두며 기분 좋은 첫 스타트를 끊었다. psoq1337@newspim.com 2026-02-18 14:14
사진
14억 짜리 스포츠 브라 세리머니 [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 동계올림픽에서 금빛 질주만큼이나 강렬한 장면이 화제를 모으고 있다. 유타 레이르담(네덜란드)의 금메달 세리머니가 '100만 달러 가치'라는 평가가 나왔다. 영국 매체 더 선은 17일(한국시간) 레이르담이 우승 직후 경기복 상의 지퍼를 내려 스포츠 브라를 드러낸 장면을 두고 "100만 달러짜리 세리머니"라고 보도했다. [밀라노 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 유타 레이르담이 10일 스피드스케이팅 여자 1000m에서 우승한 뒤 상의 지퍼를 내려 스포츠 브라를 노출시키고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 레이르담은 10일 이탈리아 밀라노에서 열린 2026 밀라노·코르티나담페초 동계올림픽 스피드스케이팅 여자 1000m에서 1분12초31의 올림픽 신기록으로 우승, 네덜란드에 대회 첫 금메달을 안겼다. 우승이 확정된 뒤 그는 환호와 함께 상의 지퍼를 내렸고, 안에 착용한 흰색 스포츠 브라가 노출됐다. 레이르담이 착용한 제품은 글로벌 스포츠 브랜드 나이키의 스포츠 브라였다. 매체는 "마케팅 전문가들에 따르면 이 장면은 소셜미디어 팔로워 2억9800만명을 보유한 나이키 계정을 통해 막대한 홍보 효과를 거뒀을 것"이라며 "7자리 숫자(100만 달러 이상)의 보너스를 받을 만하다"고 전했다. 경제 전문지 쿼트 편집장 마인더트 슈트의 분석도 인용됐다. 레이르담 개인 소셜미디어 팔로워가 620만명에 달하는 만큼, 팔로워 1명당 1센트만 적용해도 게시물 하나의 가치는 약 9000만원에 이른다는 계산이다. [밀라노 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 유타 레이르담이 16일 스피드스케이팅 여자 500m에서 은메달을 차지한 뒤 눈물을 글썽이고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 레이르담의 우승 장면은 네덜란드 브랜드 헤마의 광고에도 활용됐다. 눈물을 흘리며 화장이 번진 모습이 포착되자, 헤마는 자사 아이라이너를 홍보하며 '눈물에도 번지지 않는 방수 제품'이라는 메시지를 덧붙였다. 유명 복서 제이크 폴과 약혼한 사실로도 잘 알려진 레이르담은 이번 대회에 전용기를 이용해 이탈리아에 도착했고, 화려한 일상을 담은 사진을 지속적으로 공유하면서도 개회식에는 불참해 또 다른 화제를 낳기도 했다. zangpabo@newspim.com 2026-02-17 20:08
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