최형광 칼럼 | 반도체 전쟁과 계약학과

문명과 시대가 발전하면서 군사적인 충돌만 전쟁이라고 부르지 않는다. 국제 사회에서 자국의 이익을 위해 외교, 경제, 기술, 문화, 정보 등의 다양한 영역에서 총칼 없는 전쟁이 발생한다. 총칼 없는 전쟁의 여파가 군사적 전쟁의 결과보다 참혹할 수 있다. 여전히 사이버 전쟁, 정보전 등으로 새로운 군사적 긴장과 충돌이 발생한다.

반도체와 인공지능
현대 산업과 반도체의 연관성은 매우 깊고 폭넓다. 반도체 기술은 다양한 산업에서 핵심적인 역할을 수행한다. 모든 기술의 혁신과 생산성 향상의 인프라로 작동하기 때문이다. 클라우드 산업의 핵심인 데이터센터와 대규모 데이터 프로세싱 및 태블릿과 스마트폰, 모바일 디바이스의 모든 것이라 볼 수 있다.

스마트폰은 대략 700~ 1000개의 부품으로 완성된다. 약 절반 가까이는 반도체 부품과 가격이 차지한다. 핵심인 응용 프로세서(Application Processor)는 퀄컴과 애플 그리고 삼성에서 제조하며 미디어텍과 화웨이 등이 있다. 스마트폰 메모리는 효율적 데이터 저장과 관리를 담당한다. 이 밖에 고화질 게임과 영상재생을 위한 GPU가 포함되며 ARM, 퀄컴, 삼성, 애플, 엔비디아 등이 지원한다.

무선 통신을 위한 다양한 칩과 모뎀 5G, LTE 와 위치정보 등은 빠른 데이터 전송과 연결을 지원하는 반도체이며 지문인식과 얼굴인식 등의 생체인식에도 여러 반도체 센서가 활용된다. 새로운 스마트폰의 출시는 이러한 반도체 기술의 지속적인 혁신에 기반한다.

스마트폰과 노트북, 데스크톱, 서버, 수퍼컴퓨터는 모두 같은 아키텍처를 지니고 있다. 이른바 범용적인 폰 노이만 아키텍처다. 따라서 기본 구조는 같고 핵심은 반도체다. 인공지능은 이러한 컴퓨터 디바이스에서 작동한다.

반도체 전쟁과 참전국
반도체 전쟁의 주요 참전국은 미국, 중국, 일본, 대만 그리고 한국이다. 미, 일, 대만과 한국은 반도체 기술, 장비, 소재, 생산을 장악하고 있으며 CHIP4로 뭉치고 있다. 대척점에는 중국이 있다. 미국은 원천기술과 설계와 장비, 한국은 메모리 생산과 파운드리, 일본은 소재, 부품과 장비, 대만은 비메모리 생산으로 전 세계 반도체 장비의 73%, 파운드리 87%, 설계 및 생산 91%를 차지한다. 


[그림1] 칩4 반도체국가와 기업들

현시대의 산업을 이끄는 반도체 분야의 전쟁이 접입가경이다. 세계 각국의 정상들과 기업의 리더들은 반도체 산업에서 사활을 걸고 있다. 반도체는 컴퓨터와 스마트폰, 자동차와 향후의 자율자동차, 의료기기, 생성형 인공지능 등 모든 산업에 걸쳐 있다. 

반도체는 나노(nano)의 세계다. 일반적으로 1나노는 머리카락의 10만분의 1로 본다. 반도체 설계는 이제 물리적 수준을 넘어섰다. 컴퓨터 내에서 설계되고, 2~3 센티의 칩은 빛을 쬐어서(노광) 회로를 그리게 된다. 미세공정에서 사용되는 노광장비를 생산하는 곳은 네델란드의 ASLM사 뿐이다. ASLM은 네델란드 필립스의 전자기술, 독일의 광학회사인 칼 자이스, 미국의 리소그래피 원천기술이 함께하여 시작된 독보적인 회사다. 

반도체 계약학과
대학은 연구와 교육, 사회에 대한 기여를 목표로 한다. 한때는 대학의 연구가 사회 전반의 연구를 선도한 바 있지만 글로벌 기업으로 성장한 지금은 기업의 연구와 특허가 세계 기술을 선도하고 실용적 신기술을 창출한다. 대학은 기초 또는 특정 분야의 전문성을 갖춘 연구소를 운영하며 기업과 협력하여 고급기술을 연구하고 서로의 인프라를 활용한다.

대학의 주요 관심사는 입시다. 대학을 선택하는 신입생들은 미래 산업의 성장분야에 대하여 관심이 높다. 첨단 반도체 산업에서도 인재양성에 관심이 많다. 그래서 대학과 기업과 협약하여 반도체 계약학과들이 유치되고 있다. 물론, 더욱 중요한 것은 본인의 성향과 취향, 흥미에 맞는 전공을 찾는 일이다. 


[그림2] 반도체 기반 핵심산업

대학은 학문적 탐구와 전문적 지식을 공부하며 인간적인 가치와 윤리, 창의성 등에 대하여 폭 넓게 공부한다. 따라서, 계약학과에 대한 다른 관점을 가진 교수들은 지나친 취업 중심의 교육이라는 견해를 갖기도 하며 반도체는 전자공학의 파생이기에 전자공학을 전공 후 대학원에서 반도체를 공부하는 방법이 더 효과적이라는 견해를 피력하기도 한다.

기업은 준비된 인재를 통하여 글로벌 경쟁력을 갖추기를 원하기에 학생의 학비와 장비에 대한 전폭적 지원을 아끼지 않으며, 실무적 기술에 능숙하며 고도로 훈련된 연구원을 교수 요원으로 파견한다. 월급은 현재 재직중인 회사에서 받으며 일정기간이 지나면 학교에 남을지 다시 회사로 돌아갈지 선택할 수도 있다.

반도체 산업의 인력부족을 해결하기 위해 삼성전자는 연세대, 성균관대, KAIST, 포스텍과 SK하이닉스는 고려대, 서강대, 한양대는 협약하여 반도체 계약학과를 개설 중이다. 필자가 소속된 숭실대에는 디지털 신기술 혁신공유대학 사업으로 반도체학과가 운영 중이며 삼성전자에서 실무진이 파견되어 교육한다.

계약학과와 같은 산학협력의 선순환은 지역사회, 국가, 국제사회에 대한 새로운 책임을 수행할 수 있다. 실용성을 강조하는 미국은 프로세스가 잘 되어 있다. 우리나라는 제조산업에서 탁월한 능력을 발휘하고 있는 선진국가이며 전세계 몇 나라 없는 반도체국가다. 반도체는 미래를 결정짓는 국가산업이다. 반도체는 생성형 AI, 자율주행, 의료산업과 바이오 및 디지털 신성장 산업에서 차별화를 만드는 필수적 기술이다.

* 최형광 교수(hk.choi@ssu.ac.kr)는 숭실대학교 일반대학원 AI·SW융합학과에서 학생들을 지도하고 있다. ciokr@idg.co.kr