세상을 경험하는 방식을 바꾸는 반도체 기술 혁신 3가지

오늘날 스마트폰을 구동하는 칩에는 150억 개 이상의 트랜지스터가 탑재되어 있으며, 데이터센터를 가동하는 반도체에는 수천억 개의 트랜지스터가 들어갑니다. 반도체는 로봇 공학, 가전제품, AI와 같은 수백 개의 핵심 산업과 신흥 산업 전반에서 혁신을 이끌고 동력을 제공합니다. 반도체가 세상의 기능을 유지하고 삶을 더 편리하고 안전하게 만들면서 그 역할은 더욱 중요해질 것입니다.

반도체 칩의 중요성과 반도체를 통해 구현 가능해진 전자 기기들은 수년 동안 축적된 반도체 기술 발전의 결실입니다. 이 글에서는 반도체 기술이 우리가 세상을 경험하는 방식에 영향을 미치는 전자 분야의 세 가지 혁신을 어떻게 실현하고 있는지 살펴보겠습니다.  

첫 번째 혁신: 사람의 곁에서 안전하게 작동하는 시스템

TI의 공장 자동화, 모터 드라이브 및 로보틱스 부문 총괄 매니저인 지오바니 캄파넬라(Giovanni Campanella)는 컴퓨텍스 (Computex) 강연에서 “여러분은 휴머노이드가 3~5년 뒤의 미래라고 생각하실 수도 있습니다. 하지만 사실 휴머노이드는 이미 현재 진행형입니다.”라고 말했습니다. 

휴머노이드의 등장은 결코 단순한 과정이 아닙니다. 로봇은 가정에서 가사 일을 하거나 공장에서 작업을 완료하고, 식당 주방에서 설거지를 하는 등 매초 상황이 바뀌는 역동적인 환경에 적응해야 합니다.

설계 엔지니어가 가정이나 비즈니스 환경과 같은 다양한 설정에서 사람 주변에서 작동할 수 있는 로봇을 설계하기 위해서는 반드시 반도체 기술을 활용해야 합니다. 안전하고 기능적인 휴머노이드의 동작을 수행하기 위해서는 각 기술이 유기적으로 협력해야 합니다. 로봇에 탑재된 액추에이터는 로봇의 움직임을 구현합니다. 로봇은 센싱을 통해 주변 환경을 인식하고, 중앙 연산 장치는 뇌의 역할을 하여 센싱 데이터로부터 분석하고 의사결정을 내립니다. 연산 장치 및 액추에이터와의 통신은 실시간으로 이루어져 휴머노이드가 물건을 누군가에게 전달하는 등의 작업을 완수할 수 있습니다.

앱트로닉 (Apptronik)은 이러한 TI 기술을 사용하여 창고 및 산업 환경에서 사람 주변을 안전하게 이동하고 복잡한 작업을 수행할 수 있는 휴머노이드 로봇을 개발했습니다. 공장에서 작동하는 휴머노이드가 실현된 만큼, 다른 장소에서 활약할 로봇도 곧 보게 될 것입니다.   

혁신 2: 더 작고, 합리적이며, 스마트한 기기

스마트폰과 노트북은 계속해서 더 얇아지고 가벼워지고 있습니다. 의료용 패치는 외부 장비 없이도 지속적인 모니터링을 제공합니다. 장치들은 개인의 삶에 더 밀착된 궤도에 올라와 있으며, 편의성과 접근성을 높이고 있습니다.

작년에 출시된 최신 스마트폰이 이미 가장 작은 크기였음에도 불구하고, 설계 엔지니어들은 어떻게 “더 작고” 더 편리한 트렌드를 향해 계속 나아갈 수 있을까요?

이러한 진보를 뒷받침하는 것은 바로 부품 설계의 획기적인 발전입니다. 그 일례로 TI가 출시한 세계에서 가장 작은 MCU는 패키징, 통합 및 전력 효율의 혁신을 반영하여 훨씬 더 좁은 공간에 더 많은 기능을 담아냈습니다.

TI의 MSP 마이크로컨트롤러 사업부의 비나이 아가왈(Vinay Agarwal) 부사장 겸 총괄은 "세계에서 가장 작은 MCU가 추가되면서 MSPM0 MCU 포트폴리오는 이제 일상 생활에서 더 스마트하고 연결된 경험을 제공하는 무한한 가능성을 선사할 것”이라고 말했습니다.

반도체 덕분에 기존의 투박했던 헤드폰은 이제 주머니에 쏙 들어가면서도 프리미엄 오디오 경험을 제공할 수 있습니다. 스마트 링은 일상 활동을 방해하지 않으면서 활동량과 심박수 같은 건강 지표를 즉시 추적합니다. 세계에서 가장 작은 MCU와 같은 장치를 통해, 일상에 자연스럽게 스며드는 작고 저렴한 전자 기기의 보급이 확대되고 있습니다.

혁신 3: 어디에나 존재하는 AI

2033년까지 글로벌 AI 시장 규모는 2023년의 1,890억 달러보다 25배 높은 4조 8,000억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. AI는 이미 스마트폰의 실시간 이미지 처리, 자동차의 운전자 및 주변 환경 모니터링, 의료 기기의 정밀한 통찰력 제공을 가능하게 하고 있습니다. AI 기술의 성장이 거듭될수록, 그 적용 분야는 끝없이 넓어질 것입니다.

하지만 AI가 요구하는 방대한 양의 데이터를 처리하는 데 필요한 전력 소모와 더 많은 데이터 처리 요구가 증가함에 따라, 이를 뒷받침할 인프라가 반드시 필요합니다.

이것이 바로 그리드에서 게이트까지 에너지를 이동시키는 것이 중요한 이유입니다. TI는 전기 그리드부터 컴퓨터 프로세서 내부의 논리 게이트에 이르기까지 전력 체인의 모든 단계를 최적화하여 효율성, 신뢰성 및 지속 가능성을 개선하는 동시에, 광범위한 AI 도입을 지원합니다.

이와 동시에, AI 연산 처리에 필요한 전력 요구량이 늘어남에 따라 시스템 설계 방식 또한 새롭게 재편되고 있습니다. 소프트웨어 중심 아키텍처는 새로운 하드웨어 없이도 제품이 새로운 AI 기능을 적용하고 배포할 수 있도록 지원합니다. 소프트웨어는 차량, 로봇 시스템, 가전제품과 같은 다양한 애플리케이션에서 유연성, 차별화, 에너지 효율을 이끄는 핵심 동력으로서 그 중요성이 갈수록 커지고 있습니다.

심지어 에지 단에서도, 설계자들과 협력하여 태양광 패널과 같은 장치에 AI를 구현해 잠재적으로 위험한 아크 결함을 감지하고 있습니다. 하지만 이것은 TI가 AI의 확산을 지원하는 여러 방법 중 하나일 뿐입니다.

TI의 에너지 인프라 부문 총괄 매니저인 헨릭 마네손(Henrik Mannesson)은 “우리는 유의미한 사용 사례를 계속 개발할 것”이라며 "하지만 고객이 우리가 미처 생각하지 못한 방식으로 에지 AI를 활용해 혁신할 수 있도록 범용 도구를 구축할 필요성도 인식하고 있습니다.”라고 덧붙였습니다.

혁신을 향한 끊임없는 여정

이러한 주요 성과들은 최종 목적지가 아니라, 안전, 편의성 및 지능을 지속적으로 높이려는 TI의 끊임없는 혁신 여정의 일부입니다. 각 칩이 이전에는 불가능하다고 생각했던 것을 실현해 나갈 때, 우리는 내일의 토대를 구축하며 전자 기기의 안전, 편의성 및 지능의 정의를 끊임없이 새롭게 정립해 나갑니다.