반도체 설계 산업의 지속 성장 기대…디자인 방법론 변화

2전자 설계 자동화(EDA) 소프트웨어 분야의 선도업체인 멘토, 지멘스 비즈니스는 최근 디자인 방법론의 변화로 인해 소규모 기업도 반도체 칩 설계가 가능해지고 있으며 AI 등 도메인 특화 아키텍처 제품의 개발이 증가하며 반도체 설계 산업이 지속 성장할 것으로 예상했다.

멘토, 지멘스 비즈니스, 도메인 특화 아키텍처 제품 개발이 증가한 이유

[인더스트리뉴스 박규찬 기자] 한국 멘토가 30일 개최한 국내 대표적인 EDA 분야 기술 행사인 ‘Mentor Forum 2018’에 참석차 방한한 월든 C 라인스 회장은 전 세계 반도체 시장 동향에 대해 “기존에는 반도체 칩 설계비용이 많이 들어 대기업에서만 사업이 가능했으나 현재는 반도체 업체가 아니어도 칩을 설계하고 있다”며, “또한 기존에 반도체 시장은 성숙이 됐다라고 했는데 반도체 칩 설계 산업은 적용 분야가 늘어나며 지속적으로 확대되고 있다”고 말했다.

멘토, 지멘스 비즈니스는 반도체 설계 산업의 지속적인 성장을 예상했다. [사진=dreamstime]

또한 2017년부터 2018년 상반기에는 반도체 시장이 크게 성장했다. 2017년에는 22%, 큰 성장세를 보였고 인수합병 활동도 작년에는 크게 감소했다. 2017년도에 R&D 투자도 9.8%로 크게 증가했으며 주목할 만한 것은 벤처 캐피탈들의 반도체 업체에 대한 투자가 크게 증가하고 있다는 점이다. 2009년부터 2012년에는 연간 10억달러, 그 후로 4년 동안은 연간 4억달러, 2017년부터 다시 10억달러, 금년도 상반기에만 18억달러 투자가 이뤄지는 등 크게 증가하고 있다.

이처럼 반도체 시장이 지속 성장하고 있는 주요 원인은 우선 많은 글로벌 기업들이 직접 칩 설계에 나서고 있기 때문인 것으로 나타났다. 구글, 페이스북, 아마존 같은 기업들도 EDA 유저가 됐으며 사물인터넷 개발, 서버성능 향상 등의 목적으로 직접 칩 설계에 나서고 있다. 또한 자동차 업계의 보쉬 등의 300여 기업들이 맞춤형 집적 회로 제작에 나서고 있고 테슬라 같은 경우도 자체적인 칩 설계팀을 구성해 자율자동차의 성능 개선에 나서고 있다.

중국 정부의 막대한 자금 투입도 한 요인이다. 2014년도에 중국정부가 200억달러의 펀드를 조성해 사모펀드를 통해 기업에 투자됐고 1,000억달러 펀드를 지방 정부가 지원해 반도체 산업에 투자하고 있다. 이러한 470억달러를 칩설계에 투자하기로 결정하는 등 시장이 지속적으로 성장하고 있다.

이러한 시장 육성으로 중국에 있는 반도체 설계전문 기업의 수가 500개 정도였으나 현재는 1,400여 기업으로 증가했다. 또한 반도체 설계업체의 규모자체도 2006년에는 100~500명 규모의 회사가 22.1%였으나 2015년에는 43.3%로 증가했다. 또 중국 설계업체들의 활동을 살펴보면 파워디바이스, 아날로그 디바이스 개발에 주력했으나 이제는 첨단 제품인 비디오압축, 머신비전 프로세싱, AI 등 도메인 특화 아키텍처 제품 디자인에 나서고 있다.

이처럼 이제는 새로운 ‘도메인 특화’ 아키텍처 또는 칩이 반도체 시장의 새로운 웨이브를 만들고 있다. 특정 기능에 특화된 솔루션 개발에 주력하고 있는 것이다. 이제 시장에서 원하는 고성능과 비용 절감, 프로세싱 능력을 높일 수 있는 반도체 칩 디자인을 위해서는 도메인 특화 아키텍처를 개발해 특정 기능을 잘하는 제품을 공급하는 것이 중요하다.

AI 기술이 처음 나왔을 때는 분석할만한 데이터도 적었고 컴퓨팅 프로세싱 능력도 낮았으며 고도화된 알고니즘도 없었고 돈을 벌만한 킬러 솔루션도 없었다. 현재는 이러한 난관들이 사라지고 비즈니스에 적용할 수 있는 시장환경이 조성된 것이다. 2018년에 들어서만도 14개의 AI 전문 반도체 설계업체가 투자를 받았다. 해당 기업은 얼굴 인식 기술, 자동차, 임베디드 신경망 프로세스, 데이터센터/데이터 분석 최적화 기업 등이다. 그리고 AI쪽에 투자가 중국 자금으로 진행되고 있다.

또한 스타트업 뿐만 아니라 MS같은 큰 기업들도 AI 칩 설계에 적극 나서고 있다. 증강 학습 디바이스, 가상 학습 디바이스, 홀로그램 등을 활용한 디바이스 개발 등 도메인 특화 디바이스 개발에 나서고 있다. 얼마 전까지만 하더라도 소규모 업체들은 칩설계가 힘들었으나 디자인 방법론에 변화가 오면서 도메인 특화 프로세스 개발이 가능해졌다.

주로 컴퓨터비전, 고대역폭 이동통신, 비디오압축 등의 분야에서 진행되고 있으며 혁신 제품 개발을 위해 빠른 타임투마켓을 위한 지원, 후기 테스트 이후 쉬운 변경, 검증/디버깅 등 검증에 소요되는 시간과 비용을 단축시켜줘야 한다. 이에 곰펄츠 공식을 ‘반도체 실리콘 트랜지스터 시장’에 적용해 얼마나 성장할 것인지를 예측해 보면 분석 가능한 데이터가 있는 시점부터 분석했을 때 현재 시장은 거의 초기단계로서 2038년도가 되면 칩 개발 성장률이 정점에 달할 것으로 예상된다. 2050년이 되면 성숙기에 접어들 것으로 예상된다.

또한 반도체 산업의 성장세는 2019년초까지 진행될 것으로 메모리 성장세는 2018년 후반과 2019년에 메모리 가격의 성장세는 조금 둔화되나 비메모리 시장은 성장세를 이어갈 것으로 예상된다.