사진=삼성전자 누리집 갈무리

삼성전자가 엔비디아와 손잡고 인공지능(AI) 기반의 차세대 반도체 제조 혁신을 추진한다. 양사는 협력을 통해 업계 최고 수준의 ‘반도체 AI 팩토리(Semiconductor AI Factory)’를 구축하고, 글로벌 제조 산업의 패러다임 전환을 선도할 계획이다.

삼성전자는 31일, 엔비디아와의 전략적 협력을 통해 반도체 생산 전 과정에 AI를 접목한 ‘지능형 제조 플랫폼’을 본격 구축한다고 밝혔다. 이번 프로젝트는 반도체 설계·공정·운영·장비·품질관리 등 전 영역에서 데이터를 실시간으로 학습·판단·제어하는 AI 기반 스마트 공장으로, 스스로 분석하고 최적화하는 ‘생각하는 제조 시스템’을 구현하는 것이 핵심이다.

삼성전자는 향후 수년간 5만 개 이상의 엔비디아 GPU를 도입해 AI 팩토리 인프라를 확충하고, 엔비디아의 ‘옴니버스(Omniverse)’ 기반 시뮬레이션과 디지털 트윈 기술을 활용해 제조 환경의 현실적 재현 및 자동화를 가속화할 방침이다. 이를 통해 반도체 개발·양산 주기를 단축하고, 제조 효율성과 품질 경쟁력을 혁신적으로 강화할 것으로 기대된다.

■ HBM4 등 차세대 메모리로 AI 생태계 혁신 견인

삼성전자는 이번 협력을 계기로 엔비디아에 HBM3E, HBM4, GDDR7, SOCAMM2 등 차세대 메모리 제품과 파운드리 서비스를 공급해 글로벌 AI 생태계 내 입지를 강화한다.

특히 삼성전자의 HBM4는 10나노급 6세대(1c) D램 기반에 4나노 로직 공정을 적용한 제품으로, JEDEC 표준(8Gbps)을 크게 상회하는 11Gbps 이상의 성능을 구현했다. 초고대역폭·저전력 특성을 갖춘 HBM4는 AI 모델 학습과 추론 속도를 획기적으로 향상시켜 엔비디아의 AI 플랫폼 경쟁력 제고에 기여할 전망이다.

삼성전자는 글로벌 고객사에 HBM3E를 공급 중이며, HBM4 샘플 출하도 완료했다. 고객사의 일정에 맞춰 양산 출하를 준비하고 있으며, 급증하는 수요에 대응하기 위한 설비 투자도 선제적으로 진행 중이다. 또한 GDDR7, SOCAMM2 등 고성능·저전력 메모리 제품 공급 확대와 파운드리 협력 강화도 병행하고 있다.

■ AI 기술로 반도체 제조 효율 20배 향상

삼성전자는 이미 일부 공정에서 엔비디아의 AI 컴퓨팅 플랫폼을 도입해 반도체 제조 효율성을 검증해왔다. ‘쿠리소(CuLitho)’와 ‘쿠다-X(CUDA-X)’ 기술을 활용해 미세공정의 회로 왜곡을 AI가 실시간으로 예측·보정함으로써 시뮬레이션 속도를 기존 대비 20배 높였다. 이를 통해 설계 정확도와 개발 속도 모두를 향상시키는 성과를 거뒀다.

또한, 엔비디아 옴니버스 기반의 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’ 환경을 구축해 설비 이상 감지, 고장 예측, 생산 일정 최적화 등 지능형 공정 관리 체계를 운영 중이다. 삼성전자는 이러한 AI 팩토리 기술과 노하우를 한국뿐 아니라 미국 테일러 등 해외 주요 거점으로 확대 적용해 글로벌 공급망의 지능화·효율화를 완성할 계획이다.

■ 국가 제조 산업의 AI 전환 가속

삼성전자의 AI 팩토리 구축은 기업 차원을 넘어 국가 반도체 생태계의 질적 성장과 제조 산업의 AI 전환을 촉진하는 계기가 될 전망이다. 삼성전자는 국내 팹리스·장비·소재 기업들과 협력을 확대하고, 협력 중소기업의 AI 역량 강화를 위한 개방형 플랫폼으로 AI 팩토리를 발전시킬 계획이다.

또한, 엔비디아 및 글로벌 EDA 기업들과 협력해 차세대 반도체 설계 도구를 공동 개발하고, AI 기반 제조 표준을 선도함으로써 AI 생태계 전반의 혁신을 이끌 방침이다. 이와 함께 중소 제조기업의 경쟁력 제고를 위한 ‘스마트공장 3.0’ 사업도 병행, 국내 제조업의 디지털 전환을 지원하고 있다.

■ AI·로보틱스·AI-RAN 등 미래 기술 협력 확대

삼성전자는 반도체를 넘어 AI 모델, 휴머노이드 로봇, AI-RAN(지능형 기지국) 등 차세대 AI 응용 분야에서도 엔비디아와 협력을 강화한다.

삼성전자의 자체 AI 모델은 엔비디아 GPU 기반 ‘메가트론(Megatron)’ 프레임워크로 구축돼 실시간 번역, 다국어 대화, 요약 등에서 우수한 성능을 보이고 있다. 또한 NVIDIA RTX PRO 6000 블랙웰 서버 플랫폼을 활용해 지능형 로봇의 자율화와 상용화를 추진 중이며, 엔비디아 ‘젯슨 토르(Jetson Thor)’ 플랫폼으로 로봇의 AI 추론 및 안전 제어 기술도 강화하고 있다.

이와 함께 삼성전자는 엔비디아 및 국내 산·학·연과 손잡고 차세대 지능형 기지국(AI-RAN) 기술 연구 및 실증을 위한 MOU를 체결했다. AI-RAN은 AI와 통신 기술을 융합해 로봇·드론 등 피지컬 AI의 실시간 제어·연산·데이터 추론을 가능케 하는 핵심 인프라다.

■ 25년 협력, AI 반도체 동맹으로 진화

삼성전자는 25년 전 엔비디아 그래픽카드용 D램 공급을 시작으로 파운드리와 메모리 등 다양한 분야에서 협력을 이어왔다. 이번 ‘반도체 AI 팩토리’ 프로젝트는 그간의 기술 협력이 결실을 맺은 상징적 사례로, 양사의 협력 관계가 AI 시대의 ‘반도체 동맹’으로 진화했음을 보여준다.

삼성전자 관계자는 “AI 팩토리 구축은 반도체 제조 혁신을 넘어 국가 산업 경쟁력을 높이는 중요한 이정표”라며, “엔비디아와 함께 AI 중심의 글로벌 제조 생태계 혁신을 선도하겠다”고 말했다.

[경제엔미디어=김재호 기자]