AI 반도체 구조 교과서 : 한 권으로 이해하는 인공지능 반도체의 밸류 체인과 미래 기술

세렌딥

저자:세렌딥
본명은강문수.
서울대학교에서재료공학부를졸업하고동대학원에서복합재료연구로석사학위를받았다.졸업후삼성그룹에서연구원으로사회생활을시작했으며,이후자동차·전자·에너지·플랫폼분야의대기업을두루거치며20여년간엔지니어와경영자의관점에서신사업전략을수립하고,JV설립및포트폴리오관리업무를해왔다.현재국내굴지의빅테크기업에서AI와관련한산업동향을조사분석해정보와인사이트를제공하고있다.기고와강연을통해산업기술지식과기업현장에서얻은경험을공유하고있다.

머리말인공지능시대를떠받치는AI반도체의실체

1장인공지능과컴퓨터그리고AI반도체
컴퓨터의탄생과반도체혁명
인공지능의진화와AI반도체의미래
칼럼슈퍼을ASML이필립스에서시작되었다?

2장반도체란무엇인가?
반도체물리학의기초
반도체재료와특성
반도체소자의종류와작동원리
트랜지스터와논리게이트
집적회로의설계와제조
칼럼필립스의또다른자식NXP

3장반도체밸류체인과8대공정
반도체공정과기업분류
반도체제조공정의기초
깊이알아보는반도체제조공정
칼럼인텔이메모리시장1위업체였다?

4장인공지능,생각하는기계의탄생
인공지능기술의개요
인공지능의두기둥,머신러닝과딥러닝
인공지능과신경망
대규모언어모델의탄생과발전
데이터처리와학습알고리즘
인공지능모델훈련과평가
AI모델의최적화와경량화
칼럼애플과IBM,AI반도체전쟁의거울

5장AI반도체를이해하기위한배경지식
프로세싱반도체를먼저알아야하는이유
반도체아키텍처의기본구조
마이크로프로세서와CPU
반도체기술의화룡점정,패키징기술
칼럼AI연산의재료,행렬·벡터·텐서

6장AI시대를연CPU와GPU
인공지능컴퓨팅의두축,CPU와GPU
CPU의구조와작동원리
GPU의구조와작동원리
엔비디아GPU와CUDA
칼럼CUDA,엔비디아를AI시대의주인공으로만들다

7장AI반도체와차세대AI가속기
AI반도체기술의현재와미래
AI가속기,인공지능의속도를지배하다
FPGA와ASIC의특징과종류
NPU와TPU의구조와특징
속도에서효율로,AI컴퓨팅의전환
칼럼엔비디아와AMD의GPU경쟁

8장AI반도체가혁신하는다양한분야
산업을재편하고있는AI반도체
이미지및비디오처리분야
음성인식과자연어처리
자율주행
의료진단과헬스케어
스마트팩토리와IoT
게임과가상현실
디지털트윈과스마트시티
칼럼광통신으로AI데이터병목에대응하다

9장AI반도체의미래경쟁력
AI반도체산업의생태계
반도체EDA,그리고AI
반도체저전력설계
소버린AI란무엇인가?
칼럼GPT는반도체산업의구원자인가?

맺음말AI반도체는인공지능시대의교양

AI반도체용어사전
그림및사진출처
찾아보기

팹리스에서파운드리와OSAT까지
샅샅이들여다보는반도체생태계의구조

《AI반도체구조교과서》는AI반도체의실체가무엇인지알고자할때,최고의길라잡이가되어준다.오랫동안기술산업계에서일한저자가자칫딱딱하고난해할수있는하드웨어기술의세계를일반인눈높이에맞춰친절하면서도체계적으로풀어낸덕분이다.

먼저저자는현대컴퓨터가어떤역사적경로를거쳐지금에이르렀는지를설명하면서책을시작한다.그리고실리콘·갈륨비소·탄화규소등반도체핵심재료의특성과기초적인반도체물리학까지차근차근설명하며우리를점점반도체의세계로이끈다.이후책에서는크게세가지주제를다루는데,독자가처음접하는주제는바로반도체8대제조공정이다.

요즘경제기사에서웨이퍼제조·노광·식각같은단어를접한적이있을텐데,이것들이바로반도체8대제조공정의일부다.웨이퍼제조에서완제품에이르는모든제조과정을일컬어8대제조공정이라칭한다.이책은상세한설명과그림으로8대제조공정을설명하는데상당한지면을할애한다.책이안내하는대로8대제조공정지식을쌓다보면난해했던반도체기술뉴스도어느새이해할수있을것이다.

또한이러한제조공정의이해는자연스럽게반도체산업생태계전반,즉밸류체인에대한이해로이어지기도한다.슈퍼을이라불리는ASML의극자외선(EUV)노광기술개발과정에얽힌역사적배경이나칩리스·팹리스·파운드리·OSAT등으로세분화된반도체산업생태계를조명하는지점에서낯선하드웨어산업의구조가한눈에파악될것이다.

AI반도체가등장한
역사적기술적맥락을이해하다

그다음에는컴퓨터아키텍처의발전과다양한AI가속기의등장이라는역사적·기술적맥락을다룬다.연산과저장을분리한폰노이만구조에서컴퓨터시스템이어떻게발전해왔는지,왜범용CPU로는무수한행렬연산이필수적인딥러닝모델학습에한계가있는지등을명확히규명하려면이역사적흐름위에서이야기를전개해야하기때문이다.이같은지식을바탕으로사태를바라볼때,GPU가어떻게AI혁명의선봉장이되었는지를이해할수있다.그리고엔비디아가CUDA생태계를통해누구도넘볼수없는철옹성을어떻게구축하며세계시장을장악했는지도비로소이해된다.저자는이지점에서진정한기술적해자의의미를분명히밝히고,다음AI생태계의승자가되기위한조건과자격을말하기도한다.

물론AI가속기에관한설명도풍부하다.신경망처리장치(NPU),구글의텐서처리장치(TPU)등이보여준놀라운효율성을설명하면서,특정목적에맞게재프로그래밍이가능한FPGA와주문형반도체인ASIC등차세대AI가속기들의아키텍처까지세밀하게비교분석한다.여기까지이어진지적여정을함께한독자라면AI반도체생태계를파악하는데필요한개념을거의갖추었다고해도과언이아니다.

AI반도체의현재와미래를
가리키는인공지능시대의나침반

이제여러방면에서탐색하고정리한AI반도체지식을바탕으로저자는다음단계를밟는다.산업별AI응용분야와미래경쟁력까지모색하는것이다.클라우드서버로구성된AI팩토리에집중되었던연산이스마트폰·자율주행차·로봇등단말기에서직접이루어지는온디바이스(On-Device)AI및에지(edge)컴퓨팅으로확장되는패러다임전환을언급하고,스마트팩토리·헬스케어등의분야가어떻게혁신될지살펴본다.또한막대한전력을소모하는AI연산의약점을극복하기위한저전력설계기술과외부의존없이자국만의데이터와인프라로AI생태계를구축하려는소버린(Sovereign)AI트렌드까지아울러조명한다.글로벌패권전쟁의가장강력한무기가된반도체산업의지정학적흐름과미래생존전략까지읽어내는안목을선사한다는점에서이책의진정한가치가빛나는대목이다.

AI반도체는이제소수의엔지니어나과학자의전유물이결코아니다.다가오는미래산업의흐름을제대로읽어내고생존하기위해우리가반드시갖추어야할‘현대인의필수교양’이다.따라서이책은기술주투자자에게는시장의본질을꿰뚫어볼혜안을,IT실무자에게는다가올기술트렌드를선점할통찰을제공할것이다.물론다른분야의종사자들에게도현재의변화를영민하게알아채는안목을기르도록돕는다.

이책으로AI반도체산업의방대한생태지도를머릿속에넣어보자.이지도가완벽하게그려진다면,기업간의밸류체인을꿰뚫어보는데필요한안목을갖춘셈이다.저자의바람대로아무쪼록많은이가이책을‘인공지능시대의나침반’으로삼기를바란다.