삼성전자·엔비디아, 업계 최고 수준 '반도체 AI 팩토리' 구축

[포인트경제]

젠슨 황 엔비디아 최고경영자와 이재용 삼성전자 회장이 30일 서울 강남구 코엑스에서 열린 엔비디아 지포스 게이머 페스티벌에서 어깨동무를 하고 있다. /뉴시스

삼성전자는 31일 엔비디아와 전략적 협업을 통해 업계 최고 수준의 '반도체 AI 팩토리'를 구축한다고 밝혔다.

이번 협력은 AI 기반 제조 혁신을 통해 반도체 제조의 새로운 패러다임을 제시하는 데 목적이 있으며, 삼성전자는 종합반도체 기업으로서의 역량과 엔비디아의 GPU 기반 AI 기술 시너지를 극대화해 AI 팩토리 인프라 확충 예정이며, 이를 위해 향후 수년간 5만개 이상의 엔비디아 GPU를 도입할 계획이다. 또한 엔비디아의 시뮬레이션 라이브러리인 옴니버스(Omniverse)를 활용해 디지털 트윈 제조 환경 구현을 가속화할 예정이다.

AI 팩토리는 반도체 제조 과정에서 생성되는 모든 데이터를 실시간으로 수집해 스스로 학습하고 판단하는 지능형 제조 혁신 플랫폼이다. 설계, 공정, 운영, 장비, 품질관리 등 반도체 설계와 생산 전 과정에 AI를 적용해 분석, 예측, 제어하는 '생각하는' 제조 시스템을 구현한다. 삼성전자는 이를 통해 차세대 반도체 개발 및 양산 주기를 단축하고 제조 효율성과 품질 경쟁력을 혁신적으로 강화할 계획이다.

한편 삼성전자는 엔비디아에 HBM3E, HBM4, GDDR7, SOCAMM2 등 차세대 메모리와 파운드리 서비스를 공급한다. 특히 HBM4는 1c(10나노급 6세대) D램 기반에 4나노 로직 공정을 적용해 JEDEC 표준(8Gbps)과 고객 요구를 상회하는 11Gbps 이상의 성능을 구현했다.

초고대역폭과 저전력 특성을 갖춘 HBM4는 AI 모델 학습과 추론 속도를 높여 엔비디아 AI 플랫폼 성능 향상에 핵심적으로 기여한다. 현재 삼성전자는 글로벌 전 고객사에 HBM3E를 공급 중이며, HBM4 샘플도 모든 고객사에 출하를 완료했다.

급증하는 HBM4 수요에 대응하기 위해 설비 투자를 선제적으로 진행하며, 이와 함께 고성능 그래픽 D램 GDDR7과 차세대 저전력 메모리 모듈 SOCAMM2 공급도 협의 중이며, 파운드리 분야 협력도 포함된다.

젠슨 황 엔비디아 최고경영자가 30일 서울 강남구 깐부치킨 삼성점에서 이재용 삼성전자 회장, 정의선 현대차그룹 회장과 함께 '치맥' 회동 후 나서고 있다. /뉴시스

삼성전자는 이미 일부 공정에서 엔비디아 플랫폼을 활용해 반도체 AI 팩토리 기반을 다져왔다.

이번 협력을 통해 양사는 축적된 노하우를 활용해 혁신을 강화·가속화 할것으로 보이며, 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 기존 대비 20배 향상시켰다.

설계 정확도와 개발 속도도 동시에 높였다. 또한 생산 설비의 실시간 분석, 이상 감지, 자동 보정이 가능한 통합 제어 체계를 구축했으며, 옴니버스 기반 디지털 트윈을 통해 가상 공간에서 설비 이상 감지, 고장 예측, 생산 일정 최적화 등을 구현 중이다.

AI 팩토리 인프라 구축과 관련 노하우는 한국뿐 아니라 미국 테일러 등 해외 주요 생산 거점으로 확장해 글로벌 반도체 공급망 전체의 지능화와 효율화를 완성할 계획이다.

삼성전자의 AI 팩토리 구축은 국가 반도체 생태계 질적 성장에도 기여한다. 국내 팹리스, 장비, 소재 기업들과 전방위적으로 협력을 확대한다. AI 팩토리가 협력 중소기업의 AI 역량 강화를 견인하는 플랫폼으로 발전하도록 추진한다.

국내외 파트너사 및 EDA 기업들과 차세대 반도체 설계 도구를 공동 개발하고 AI 기반 반도체 제조 표준을 선도해 AI 생태계 발전에 이바지한다. 중소기업 제조 경쟁력 향상을 위해 AI와 데이터 기술을 활용해 기존 공장을 지능형 스마트 공장으로 고도화하는 '스마트공장 3.0' 사업도 전개한다.

또한 삼성전자는 AI 모델과 휴머노이드 로봇 기술을 고도화하고, 관련 기술을 AI 팩토리를 포함한 다양한 분야로 확대한다. 생성형 AI, 로보틱스, 디지털 트윈 등을 아우르는 차세대 AI 생태계를 구축한다. 삼성전자의 AI 모델은 엔비디아 GPU 상에서 메가트론(Megatron) 프레임워크를 사용해 구축됐다.

실시간 번역, 다국어 대화, 지능형 요약 등에서 탁월한 성능을 발휘한다. 제조 자동화 및 휴머노이드 로봇 분야에서는 엔비디아 RTX PRO 6000 블랙웰 서버 에디션 플랫폼을 활용해 지능형 로봇 상용화와 자율화 기술 고도화를 추진한다. 가상 시뮬레이션 데이터와 실제 로봇 데이터를 연결해 현실 세계를 인식하고 스스로 판단·작동하는 로봇 플랫폼도 구현했다. 엔비디아 젯슨 토르(Jetson Thor) 로보틱스 플랫폼을 활용해 지능형 로봇의 AI 추론, 작업 수행, 안전 제어 기술을 강화하고 있다.

아울러 삼성전자는 엔비디아 및 국내 산·학·연과 차세대 지능형 기지국(AI-RAN) 기술 연구 및 실증을 위한 양해각서를 체결했다.

AI-RAN은 네트워크와 AI 기술을 융합해 차세대 AI 로봇 등 피지컬 AI와 새로운 서비스 구현을 지원하는 차세대 통신 기술이다. 로봇, 드론, 산업현장 자동화 장비 등 피지컬 AI가 통신망에서 실시간 동작, 센싱, 데이터 연산 및 추론을 가능하게 해 피지컬 AI 도입과 확산에 필수적인 신경망 역할을 한다. 삼성전자는 지난해 엔비디아와 협력해 AI-RAN 기술 검증에 성공했으며, 이번 MoU 체결로 AI 및 소프트웨어 기반 협력을 지속한다.

삼성전자와 엔비디아의 협력은 반도체 제조 혁신을 넘어 AI 중심 국가 제조 생태계의 질적 성장과 차세대 AI 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.