팹리스에서 파운드리와 OSAT까지
샅샅이 들여다보는 반도체 생태계의 구조

《AI 반도체 구조 교과서》는 AI 반도체의 실체가 무엇인지 알고자 할 때, 최고의 길라잡이가 되어준다. 오랫동안 기술 산업계에서 일한 저자가 자칫 딱딱하고 난해할 수 있는 하드웨어 기술의 세계를 일반인 눈높이에 맞춰 친절하면서도 체계적으로 풀어낸 덕분이다.

먼저 저자는 현대 컴퓨터가 어떤 역사적 경로를 거쳐 지금에 이르렀는지를 설명하면서 책을 시작한다. 그리고 실리콘 · 갈륨비소 · 탄화규소 등 반도체 핵심 재료의 특성과 기초적인 반도체 물리학까지 차근차근 설명하며 우리를 점점 반도체의 세계로 이끈다. 이후 책에서는 크게 세 가지 주제를 다루는데, 독자가 처음 접하는 주제는 바로 반도체 8대 제조 공정이다.

요즘 경제 기사에서 웨이퍼 제조 · 노광 · 식각 같은 단어를 접한 적이 있을 텐데, 이것들이 바로 반도체 8대 제조 공정의 일부다. 웨이퍼 제조에서 완제품에 이르는 모든 제조 과정을 일컬어 8대 제조 공정이라 칭한다. 이 책은 상세한 설명과 그림으로 8대 제조 공정을 설명하는 데 상당한 지면을 할애한다. 책이 안내하는 대로 8대 제조 공정 지식을 쌓다 보면 난해했던 반도체 기술 뉴스도 어느새 이해할 수 있을 것이다.

또한 이러한 제조 공정의 이해는 자연스럽게 반도체 산업 생태계 전반, 즉 밸류 체인에 대한 이해로 이어지기도 한다. 슈퍼 을이라 불리는 ASML의 극자외선(EUV) 노광 기술 개발 과정에 얽힌 역사적 배경이나 칩리스 · 팹리스 · 파운드리 · OSAT 등으로 세분화된 반도체 산업 생태계를 조명하는 지점에서 낯선 하드웨어 산업의 구조가 한눈에 파악될 것이다.

AI 반도체가 등장한
역사적 기술적 맥락을 이해하다

그다음에는 컴퓨터 아키텍처의 발전과 다양한 AI 가속기의 등장이라는 역사적 · 기술적 맥락을 다룬다. 연산과 저장을 분리한 폰 노이만 구조에서 컴퓨터 시스템이 어떻게 발전해 왔는지, 왜 범용 CPU로는 무수한 행렬 연산이 필수적인 딥러닝 모델 학습에 한계가 있는지 등을 명확히 규명하려면 이 역사적 흐름 위에서 이야기를 전개해야 하기 때문이다. 이 같은 지식을 바탕으로 사태를 바라볼 때, GPU가 어떻게 AI 혁명의 선봉장이 되었는지를 이해할 수 있다. 그리고 엔비디아가 CUDA 생태계를 통해 누구도 넘볼 수 없는 철옹성을 어떻게 구축하며 세계 시장을 장악했는지도 비로소 이해된다. 저자는 이 지점에서 진정한 기술적 해자의 의미를 분명히 밝히고, 다음 AI 생태계의 승자가 되기 위한 조건과 자격을 말하기도 한다.

물론 AI 가속기에 관한 설명도 풍부하다. 신경망 처리 장치(NPU), 구글의 텐서 처리 장치(TPU) 등이 보여준 놀라운 효율성을 설명하면서, 특정 목적에 맞게 재프로그래밍이 가능한 FPGA와 주문형 반도체인 ASIC 등 차세대 AI 가속기들의 아키텍처까지 세밀하게 비교 분석한다. 여기까지 이어진 지적 여정을 함께한 독자라면 AI 반도체 생태계를 파악하는 데 필요한 개념을 거의 갖추었다고 해도 과언이 아니다.

AI 반도체의 현재와 미래를
가리키는 인공지능 시대의 나침반

이제 여러 방면에서 탐색하고 정리한 AI 반도체 지식을 바탕으로 저자는 다음 단계를 밟는다. 산업별 AI 응용 분야와 미래 경쟁력까지 모색하는 것이다. 클라우드 서버로 구성된 AI 팩토리에 집중되었던 연산이 스마트폰 · 자율주행차 · 로봇 등 단말기에서 직접 이루어지는 온디바이스(On-Device) AI 및 에지(edge) 컴퓨팅으로 확장되는 패러다임 전환을 언급하고, 스마트 팩토리 · 헬스케어 등의 분야가 어떻게 혁신될지 살펴본다. 또한 막대한 전력을 소모하는 AI 연산의 약점을 극복하기 위한 저전력 설계 기술과 외부 의존 없이 자국만의 데이터와 인프라로 AI 생태계를 구축하려는 소버린(Sovereign) AI 트렌드까지 아울러 조명한다. 글로벌 패권 전쟁의 가장 강력한 무기가 된 반도체 산업의 지정학적 흐름과 미래 생존 전략까지 읽어내는 안목을 선사한다는 점에서 이 책의 진정한 가치가 빛나는 대목이다.

AI 반도체는 이제 소수의 엔지니어나 과학자의 전유물이 결코 아니다. 다가오는 미래 산업의 흐름을 제대로 읽어내고 생존하기 위해 우리가 반드시 갖추어야 할 ‘현대인의 필수 교양’이다. 따라서 이 책은 기술주 투자자에게는 시장의 본질을 꿰뚫어 볼 혜안을, IT 실무자에게는 다가올 기술 트렌드를 선점할 통찰을 제공할 것이다. 물론 다른 분야의 종사자들에게도 현재의 변화를 영민하게 알아채는 안목을 기르도록 돕는다.

이 책으로 AI 반도체 산업의 방대한 생태 지도를 머릿속에 넣어보자. 이 지도가 완벽하게 그려진다면, 기업 간의 밸류 체인을 꿰뚫어 보는 데 필요한 안목을 갖춘 셈이다. 저자의 바람대로 아무쪼록 많은 이가 이 책을 ‘인공지능 시대의 나침반’으로 삼기를 바란다.