세계 최고 수준의 인공지능(AI) 반도체, 주력산업용 첨단 반도체, 저전력·고성능 신소자, 원자 수준의 미세공정 기술 등 미래 반도체 시장을 좌우할 핵심기술 확보를 위한 범부처 합동의 국가연구개발 사업이 ‘20년부터 본격적으로 추진된다.

산업통상자원부(장관 성윤모, 이하 ‘산업부’)와 과학기술정보통신부(장관 최기영, 이하 ‘과기정통부’)는 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업의 ‘20년 추진을 위한 과제 기획을 완료하고, 1월 20일(월)부터 사업 공고를 시행한다고 밝혔다.

‘20년 정부출연 891억원 등 향후 10년간 1조원이 투자될 동사업은 소자, 설계, 장비·공정 등 기술개발 전 주기를 아우르며,

산업부는 차세대 반도체 설계 기술과 장비·공정 기술 개발(’20년 467억원)을, 과기정통부는 인공지능 반도체 설계 기술 및 신소자 기술 개발(‘20년 424억원)을 담당한다.

그간, 산업부와 과기정통부는 메모리 중심의 불균형적 산업 구조를 극복하고, 4차 산업혁명 도래에 따른 미래 반도체 시장 변화에 대응하여 글로벌 경쟁 우위를 확보하기 위해 차세대 지능형 반도체 기술개발 사업 추진에 힘을 모아왔다.

‘17년부터 공동으로 사업 기획을 추진하였으며, ’19.4월 국가연구개발사업 예비타당성 조사가 통과됨에 따라 관련 기술개발을 추진할 수 있는 재원을 마련하였다.

【 ‘차세대 지능형 반도체 기술개발 사업’ 개요】

이후, ‘20년 본격적인 사업 추진을 위해 분야별로 외부 전문가들이 참여하는 과제기획위원회를 구성하고, 산학연 대상 기술 수요조사, 사전 의견수렴 등을 거쳐 분야별 최종 추진 과제를 확정하였다.

< 부처별 주요 추진내용 > 

분야별 세부적인 기술개발 추진방향은 다음과 같다.

차세대 반도체 설계기술 개발(산업부)

자동차, 첨단 가전, 의료·바이오, 에너지, 첨단로봇 등 5대 전략 산업 및 공공 수요와 연계하여 시장에서 필요로 하는 시스템반도체(SoC) 설계기술을 개발하고,

다양한 어플리케이션에 범용적으로 활용 가능한 ①경량 프로세서, ②스토리지, ③센싱, ④연결 및 보안, ⑤제어 및 구동 등 5대 핵심 요소기술을 개발한다.

금년부터 시작되는 대표 과제로는 5대 전략 산업과 관련된 ①안전한 자율주행을 위한 다종 신호처리 및 보안 기능이 강화된 차량 통신용 SoC, ②자가 화질 개선 및 AR/VR을 위한 통합 디스플레이용 SoC 등이,

공공수요 연계를 통한 안전한 국민생활 지원을 위한 과제인 ①5G 기반 범죄예방을 위한 전자발지용 SoC, ②지하 매설시설의 가스 누수 감지를 위한 SoC 등이 있다.

사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 고해상도 디스플레이 구동 SoC, 초고속 데이터 전송용 SoC, 초장거리 상황인지용 SoC 등 세계시장을 선도하는 혁신 기술 확보를 통해 시스템반도체 생태계 전반의 역량 강화를 뒷받침 할 계획이다.

미세공정용 장비·공정기술 개발(산업부)

장비·공정 분야에서는 반도체 제조 경쟁력의 핵심인 공정 미세화를 위한 미세공정용 장비·부품 기술을 개발한다.

금년부터 대표적으로 ①차세대 메모리, 고집적 시스템반도체 제조를 위한 원자 레벨 증착 장비 및 자동 검사 기술, ②차세대 고집적 패키지를 위한 열처리 및 중성자에 의한 소프트웨어 에러 검출기술 등을 개발한다.

사업 종료시점에는 세계 최고 수준의 반도체 제조용 10나노 이하 공정 장비와 3D 패키지 장비 기술 확보를 통해 반도체 산업 전반의 경쟁력 강화를 뒷받침할 계획이다.

장비·공정과 설계 분야간 연계 강화를 위해 본 사업 진행과정에서 확보된 장비·공정 기술을 활용한 반도체 설계기술 개발도 향후 지원할 예정이다.

(예시) 「100단 이상 3D NAND 증착 기술 및 100Å급 이하 III-V, Ge on Si 저온 선택적 에피 증착 장비」 등 반도체 공정장비 고도화(4년차 완료) 기술 활용한 엣지 시스템 메모리 솔루션 기술개발 지원

과제를 통해 개발된 기술이 최종 사업화 성과로 이어질 수 있도록 설계전문기업(팹리스)과 수요기업간 협력 플랫폼(얼라이언스 2.0*)을 적극 활용하고,

자동차, IoT가전·바이오·에너지·로봇 분야 반도체 수요기업과 팹리스 기업 참여

대기업의 양산라인 등을 활용해 중소기업의 소재·장비를 검증하는 성능평가 사업*과도 연계를 강화할 예정이다.

소재부품기술기반혁신(양산성능평가) : ‘20년, 400억원

인공지능 반도체 설계 기술 개발(과기정통부)

인공지능 반도체의 제품 완성도, 신뢰성, 활용성을 고려하여 인공지능 프로세서(NPU* 등), 초고속 인터페이스, 소프트웨어(컴파일러 등)를 통합한 플랫폼 기술을 개발한다.

Neural Processing Unit(신경망처리장치) : 인간 뇌의 신경망을 모방해 대규모의 연산을 동시에 처리할 수 있는 인공지능 프로세서로서 인공지능 알고리즘 연산에 최적화 되어 있음

응용분야에 따라 서버·모바일·엣지 분야별 플랫폼 기술을 개발하고, 세계 최고 수준의 연산성능과 전력효율을 갖는 인공지능 프로세서(NPU 등) 등 글로벌 시장을 선도하는 혁신 기술을 확보한다는 계획이다.

개발된 플랫폼 기술은 설계전문기업(팹리스) 등이 다양한 제품 개발과 검증에 활용할 수 있도록 하여 인공지능 반도체 개발에 필요한 기간과 비용을 절감하도록 지원할 계획이며, 이를 위해 산·학·연이 참여하는 ‘플랫폼 커뮤니티’를 운영한다.

과제 수행기관은 플랫폼별 세부 과제간 연계성을 강화할 수 있도록 컨소시엄 방식*으로 선정하며,

서버/모바일/엣지 플랫폼별 총괄과제와 세부과제를 묶어서 하나의 컨소시엄 구성

기술력을 보유한 팹리스, IP 전문기업* 등의 참여, 기술개발과 연계한 최고급 인재 양성 등 인공지능 반도체 산업 생태계가 조기에 구축될 수 있도록 지원할 예정이다.

팹리스 및 파운드리 기업이 적용·활용할 수 있는 반도체 설계 자산(IP)을 제공하는 기업

신소자 분야 기술 개발(과기정통부)

신소자 분야는 기존 소자의 한계 극복을 위한 초저전력․고성능의 새로운 소자 개발을 목표로, 기술 패러다임 전환기에 글로벌 시장에서 선도 기술로 채택될 수 있는 원천 IP 확보가 가능한 분야를 중심으로 지원할 계획이다.

구체적으로 초저전력․고성능의 목표 구현을 위한 다양한 원리*의 신소자 원천기술 개발에 115억원, 개발된 기술의 조기 상용화 연계를 위한 집적․검증기술개발에 45억원, 창의적 아이디어 기반 도전적 기초기술**에 14억원을 지원한다.

특히 동 사업이 목표 지향적 사업임을 감안하여 신소자 원천기술의 경우 경쟁형 R&D 방식을 도입, 단계별(예: 3년, 5년차) 평가를 통해 지속 지원여부를 결정하고,

초저전압소자, 3차원 집적소자, 로직-메모리 융합소자, 두뇌모사 소자, 배선융합소자 등

개발기간 내 집적검증 등 상용화 연계 가능성은 낮지만 반도체 패러다임을 바꿀 와해성 혁신아이디어 지원 병행 (이 중 우수한 성과는 신소자 원천기술로 연계 가능)

과제별 기술제안서 및 공고문 등 자세한 내용은 한국산업기술평가관리원(www.keit.re.kr/차세대 반도체 설계, 장비․공정 분야), 정보통신기획평가원(www.iitp.kr/인공지능 반도체 설계 분야) 홈페이지에서 각각 확인할 수 있으며, 사업설명회는 1.29일(산업부), 1.31일(과기정통부)에 분야별로 각각 개최될 예정이다.

신소자분야 : 세부과제 기획 및 검토를 거쳐 2월 중 별도 공고 (3월 평가, 4월 기술개발 착수 예정)