‘제3의 IT 혁명’… 디바이스 시대 도래

[디지털비즈온 김맹근 기자] 기술의 발전은 인류의 삶에 수많은 변화를 가져왔다. 1800년 전기배터리의 발명이나 1879년 백열전구의 발명과 함께, 대표적으로 세기의 발명이라고 불리는 것이 ‘인터넷’의 발명이다. 한국은 미국 다음으로 두번째로 인터넷 연결에 성공한국가로서, 1990년대 후반부터는 한국전역에 PC와 초고속인터넷이 보급되었다. 인터넷은 첫번째 IT 혁명 디바이스라고 불릴 수 있 는PC(개인용컴퓨터)를 대중화시켰다.

2007년 이후 기술혁신이 가져온 생활의 변화의 중심에는 ‘스마트폰’과 ‘IoT’가 있었다. 스티브잡스의 아이폰으로 시작된 스마트폰 세상은 2010년 들어 더욱 빛나게 되었다. 모바일기기를 중심으로 세계가 하나의 네트워크를 형성했기 때문이다. 따라서 스마트폰은 제2의 IT혁명 디바이스 라고 할 수 있다.

2022년말 이후 핫 이슈가된 ‘생성형AI’의 출현은 3번째 IT 혁명 디바이스라고 할 수 있는 AI를 탑재한 기기인 ‘온디바이스 AI’의 대중화 시대를 열어 나갈 것으로 기대되고 있다. 온디바이스 AI는 AI 연산칩을 기기에 내장하여 통신연결 없이도 기기가 스스로 가벼운 AI를 학습, 연산을 수행하는 것을 말한다.

따라서 특정한 분야의 디바이스가 아닌 스마트홈, 자동차산업, 특히 PC, 스마트폰, 웨어러블 기기까지 적용되고 있으며, 향후의료, 금융서비스, 제조업 등 모든 산업분야로의 적용이 가능할 것으로 예상되고 있다. 그야말로 기존 디바이스 전체를 대체할 만한 파격적인 혁신으로 볼 수 있다.

생성형 AI는 독창적 컨텐츠 생성기능으로 많은 관심을 받았으나, 몇 가지 단점이 존재한다. 클라우드 기반 데이터 송수신과정에서 데이터병목 현상으로 인한 서비스 품질저하, 고도화된 데이터센터를 운영하는데 드는 막대한 비용, 완벽하지 않은 데이터 보안기술, 에너지 소모량 심화 등이 있다. 이러한 일부 단점 해결을 위해 최근에는 급증한 데이터 처리량 감소, 네트워크 지연 최소화, 데이터 보안 강화 등에 대한 대안으로 온디바이스 AI가 주목받게 되었다.

온디바이스 AI의 주요 장점으로는 빠른 서비스제공, 데이터보안강화, 자유로운 작동환경, 데이터센터 운영비 및 에너지소모량절감, 개인화된 AI 수요대응 등이 있다. 이외에도 온디바이스 AI는 대규모 하드웨어인 프라가 불필요해 유지보수비용이 저렴한 등, 비용과 시간측면에서 매우 효율적인 기술로 평가받고 있다. 다만, 클라우드 기반 AI대비 처리하는 데이터양이 적어 산출되는 결과물의 완성도가 부족할 수 있다는 점이 단점이다.

온디바이스 AI 밸류 체인

앞에서 언급했듯이 2024년 이후 온디바이스 AI 시장은 급속도로 성장할 것으로 예상되고 있다. 스마트폰을 필두로 PC, 가전, 자동차, 보안, 헬스케어 등 실생활의 다양한 분야로 확산되며 커스터마이징(Customizing)된 AI 칩수요도 동시에 급증할 것으로 예상되는 등 온디바이스 AI 시장의 급성장은 관련 생태계확장과 도약으로 이어질 전망이다.

그동안 AI 학습에 대한 기업투자가 집중되어 엔비디아를 중심으로 한 상품들만 대거 출시되었다면, 향후에는 기술과 자본적 우위를 점하고 있는 클라우드 AI에 대한 투자와 더불어, 이제 막 개화하기 시작한 온디바이스 AI 기업에 대한 투자도 커질 것으로 예상된다. 대표적으로 AI반도체(Processing-in-Memory(PIM), 주문형반도체(ASIC: NPU))관련 회사에 대한 투자가 이에 해당한다.

21세기의 산업혁명이라고 불리우는 생성형AI 시대의 필수품인 AI 반도체는 생산성 개선과 비용효율성 측면에서 전 산업지형을 크게 변화시킬 것으로 예상되며 중장기적으로 반도체 수요의 구조적상승을 견인할 것으로 예상되고 있다. AI에 사용되는 반도체중 CPU, GPU 시장은 이미 기술 성숙단계 진입했으며, 최적화된 저전력. 고효율 ASIC 중심의 추론형AI 반도체(NPU) 시장이 성장중이다.

AI 반도체 수요가 급증하면서 24년 하반기 이후 반도체 공급부족 전망이 나오고 있다. 최근 AI는클라우드 서비스 제공사뿐 아니라 제약, 금융, 법률, 유통, 제조 등 다양한 분야로 확산되며 각 산업마다 다양한AI 모델학습과 추론할AI 반도체수요를 급증시키고 있기 때문이다.

또한 엔비디아 vs. 反 엔비디아의 경쟁이 확대되면서 반도체 수요급증을 가속화하고 있다. 최근 구글, 인텔, 퀄컴, 삼성전자, ARM 등은 엔비디아 의존도를 줄이기위해 S/W 기술 컨소시엄인UXL(Unified Acceleration Foundation)을 구성해 One API라는 오픈소스 프로젝트 추진중이다.

옴디아에 따르면, AI반도체 시장은 데이터센터용과 온디바이스 용으로 2022년 411억달러에서2028년 1330억달러 규모로 CAGR 21.6% 성장할 것으로 전망되고 있다. 또한 온디바이스용 AI 반도체는 반도체 기업과 수요기업들이 참여하며 스마트폰, 자동차 등 수요처별로 상이한 경쟁구도를 형성할 것으로 예상된다.

AI 반도체는 일시적 유행이 아니라, 글로벌산업 패러다임의 변화과정이기 때문에 비교적 빠른 시일내에 미래준비를 위해 급성장할 가능성이 높을 전망이다. AI 반도체는 최소 50년간 미래 먹거리가 될 전망이다.

결론적으로 2022년부터 LLM 중심으로 AI 대중화 시작되었고 2024년부터는 모든 기기에 AI가 탑재되는 온디바이스 AI 시대가 시작될 것이다. 이에 따라 관련 산업의 폭발적 성장이 예상되는 바, 이에 대한 전방위적 준비가 필요해 보인다.