시사위크=박설민 기자  삼성전자가 엔비디아(NVIDIA)와 세계 최대 규모 수준의 반도체 생산 라인 구축에 나선다. 뿐만 아니라 HBM4 공급부터 AI인프라 생태계 구축까지 다방면에서도 협력을 강화한다. 국내 반도체 업계부터 인공지능(AI), 소프트웨어, 공정 등 첨단기술산업분야의 기술 총력전이 될 것으로 기대된다.

◇ 삼성, 엔비디아와 ‘반도체 AI팩토리 구축’

삼성전자는 31일 엔비디아와의 전략적 협력을 통해 반도체 제조의 새로운 패러다임을 제시할 '반도체 AI 팩토리'를 구축한다고 밝혔다. 양 사는 종합반도체 기업으로서의 역량과 GPU 기반 AI 기술의 시너지를 통해 반도체를 비롯한 글로벌 제조 산업의 패러다임 전환을 주도해 나간다는 목표다.

이번 협력으로 삼성전자는 향후 수년간 5만개 이상의 엔비디아 GPU를 도입, AI 팩토리 인프라를 확충한다. 이를 기반으로 엔비디아의 시뮬레이션 라이브러리 옴니버스(Omniverse) 기반 디지털 트윈 제조 환경 구현을 가속화할 예정이다.

양사가 목표로 하는 새로운 생산 플랫폼은 스스로 학습하고 판단하는 지능형 제조 혁신 플랫폼이다. 삼성전자가 추진하는 AI 팩토리는 반도체 제조 과정에서 생성되는 모든 데이터를 실시간으로 수집해 학습한다.  △설계 △공정 △운영 △장비 △품질관리 등 반도체 설계와 생산을 아우르는 모든 과정에 AI를 적용해 스스로 분석·예측·제어하는 ‘생각하는 제조 시스템’이 구현된다.

엔비디아의 AI 컴퓨팅 기술인 △쿠리소(cuLitho) △쿠다-X(CUDA-X)도 반도체 AI팩토리에 도입한다. 미세 공정에서 발생할 수 있는 회로 왜곡을 AI가 실시간으로 예측·보정하는 기술이다. 이를 활용하면 반도체 공정 시뮬레이션 속도를 기존보다 20배 향상시키고 설계 정확도와 개발 속도를 동시에 높일 수 있다.

또한, 생산 설비의 실시간 분석·이상 감지·자동 보정이 가능한 통합 제어 체계도 구축했다. 옴니버스 기반의 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’을 통해 가상 공간에서 △설비 이상 감지 △고장 예측 △생산 일정 최적화 등도 구현 중이다. 삼성전자는 향후 AI 팩토리 인프라 구축과 관련 노하우를 미국 테일러 등 해외 주요 생산 거점에까지 확장한다는 계획이다.

삼성전자는 “삼성전자의 AI 팩토리 구축은 단순한 제조 혁신을 넘어 국가 반도체 생태계의 질적 성장을 견인하는 것”이라며 “국가 제조 산업이  AI 중심으로 전환되는데 촉매 역할을 할 것으로 기대된다”고 전했다.

◇ HBM4, 삼성전자가 엔비디아에 공급

또한 삼성전자는 AI 팩토리 구축과 함께 엔비디아에 △HBM3E △HBM4 △GDDR7 △SOCAMM2 등 차세대 메모리와 파운드리 서비스도 공급한다. 이를 통해 글로벌 AI생태계에서 삼성전자와 엔비디아의 위상을 더욱 공고히 할 계획이다. 삼성전자와 엔비디아는 이미 공급 중인 메모리 제품뿐만 아니라 성능과 에너지 효율을 대폭 향상시킨 HBM4 공급을 엔비디아와 긴밀하게 협의 중이다.

HBM4의 경우 삼성전자는 ‘1c(10나노급 6세대) D램’ 기반에 ‘4나노 로직 공정’을 적용하고 설계를 최적화해 ‘JEDEC 표준(8Gbps)’ 및 고객 요구를 상회하는 11Gbps 이상의 성능을 구현했다. 또 HBM4는 초고대역폭과 저전력 특성을 바탕으로 AI모델 학습과 추론 속도를 높여 엔비디아의 AI 플랫폼 성능 향상에 핵심적으로 기여할 것으로 전망된다. 

HBM4는 샘플을 요청한 모든 고객사에 샘플 출하를 완료한 뒤 고객사 일정에 맞춰 양산 출하할 예정이다. 삼성전자는 급격하게 증가하고 있는 고객사 HBM4 수요에 차질 없이 대응하기 위해 선제적으로 설비 투자를 진행할 예정이다. HBM 외에도 삼성전자는 업계 최초로 개발한 고성능 그래픽 D램(GDDR7)과 차세대 저전력 메모리 모듈 SOCAMM2 공급도 협의 중이다.

◇ 휴머노이드 로봇·AI 개발에도 양사 협력 대폭 강화

삼성전자와 엔비디아는 AI모델과 휴머노이드 로봇 등 첨단기술에서도 협업을 강화한다. 이를 위해 AI 모델과 휴머노이드 로봇 기술을 고도화, 관련 기술을 AI팩토리 등 다양한 분야로 확대한다.

삼성전자의 AI 모델들은 엔비디아 GPU상에서 메가트론(Megatron) 프레임워크를 사용해 구축됐다. 고도화된 추론 능력을 기반으로 실시간 번역, 다국어 대화, 지능형 요약 등에서 탁월한 성능을 발휘한다.

삼성전자는 다양한 제품의 제조 자동화 및 휴머노이드 로봇 분야 전반에서는 ‘NVIDIA RTX PRO 6000 블랙웰 서버 에디션 플랫폼’을 활용한다. 이 플랫폼은 AI컴퓨팅과 시각적 성능을 통합했다. 특히 물리 분석 AI와 렌더링, 3D그래픽 작업, 실시간 영상 처리 등에 최적화됐다. 삼성전자는 이를 활용해 지능형 로봇의 상용화와 자율화 기술 고도화를 추진 중이다.

삼성전자는 엔비디아의 다양한 AI 플랫폼을 기반으로 가상 시뮬레이션 데이터와 실제 로봇 데이터를 연결해, 현실 세계를 인식하고 스스로 판단·작동할 수 있는 로봇 플랫폼도 구현 중이다. 엔비디아의 젯슨 토르(Jetson Thor) 로보틱스 플랫폼을 활용해선 지능형 로봇의 AI 추론, 작업 수행, 안전 제어 기술을 강화하고 있다.

아울러 삼성전자는 엔비디아는 국내 산·학·연과 ‘차세대 지능형 기지국(AI-RAN)’ 기술 연구 및 실증을 위한 업무협약(MOU)도 체결했다.

지능형 기지국은 네트워크 및 AI 기술을 융합, 차세대 AI 로봇 등 피지컬 AI 및 새로운 서비스의 구현을 지원하는 차세대 통신 기술이다. 피지컬 AI 도입과 확산에 필수적인 신경망 역할을 한다. 로봇, 드론, 산업현장의 자동화 장비 등 피지컬 AI가 통신망에서 실시간으로 동작, 센싱, 데이터 연산 및 추론을 가능하게 해준다.

삼성전자는 지난해 엔비디아와 협력해 지능형 기지국 기술 검증에 성공한 바 있다. 이번 MOU체결을 통해 AI 및 소프트웨어 기반 협력을 지속해 나갈 예정이다.

삼성전자는 “AI 팩토리를 중심으로 엔비디아와 함께 국내외 파트너사 및 EDA 기업들과 차세대 반도체 설계 도구를 공동 개발하겠다”며 “AI 기반 반도체 제조 표준을 선도해 AI 생태계 발전에 이바지할 계획”이라고 밝혔다.

이어 “엔비디아 그래픽카드에 D램을 공급한 것을 시작으로 양사는 파운드리 분야까지 파트너십을 지속적으로 강화해 왔다”며 “이번 프로젝트는 25년 이상 이어온 양사의 기술 협력이 맺은 결실로, 업계 최고 수준의 반도체 AI 팩토리 구현이라는 상징적 의미를 담는다”고 전했다.