삼성전자 "엔비디아 AI로 반도체 시뮬레이션 4000배 가속"

[아이뉴스24 박지은 기자] 삼성전자가 엔비디아의 인공지능(AI) 기술을 활용해 반도체 개발에 필요한 시뮬레이션 속도를 최대 4000배 높였다. 기존에 하루가량 걸리던 계산을 약 1분으로 단축한 것이다.

반도체를 실제로 만들기 전에 불량이 발생할 가능성을 빠르게 확인할 수 있어 신제품 개발 기간을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

9일 삼성전자 반도체연구소의 이성엽 박사는 서울 코엑스에서 열린 '엔비디아 AI 데이 서울 2026'에서 이 같은 연구 성과를 발표했다.

반도체를 개발할 때는 설계한 제품이 제대로 작동할 수 있는지 미리 확인하는 과정이 필요하다. 특히 반도체가 작아지고 여러 칩을 하나로 묶는 첨단 패키징 기술이 발전하면서 열이나 압력 등에 의해 반도체가 변형되는 문제가 중요해지고 있다.

이 박사는 "최근 소자의 크기가 작아지고 공정이 첨단화되면서 열과 기계적 요인으로 인한 불량을 해결하는 것이 굉장히 중요한 이슈로 작용하고 있다"고 말했다.

이러한 문제를 확인하는 방법 중 하나가 컴퓨터 시뮬레이션이다. 반도체 내부에서 열이 어떻게 퍼지고, 어느 부분이 휘거나 변형될 수 있는지 가상으로 계산하는 방식이다.

다만 분석해야 할 범위가 넓고 구조가 복잡할수록 계산에 오랜 시간이 걸린다. 특히 반도체 칩 전체나 여러 칩을 묶은 패키지를 분석하려면 막대한 연산이 필요하다.

삼성전자는 이 문제를 해결하기 위해 엔비디아의 AI 개발 도구인 '피직스니모(PhysicsNeMo)'를 활용했다.

핵심은 넓은 영역을 작은 구역으로 나눠 AI로 분석한 뒤 결과를 합치는 것이다. AI가 각 구역의 온도와 변형을 예측하고, 이를 종합해 반도체 전체에서 발생할 수 있는 문제를 파악한다.

삼성전자는 복잡한 계산을 줄이면서도 분석에 필요한 정보를 유지하는 기술도 자체 개발했다. 여기에 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)를 활용해 계산 속도를 높였다.

이 박사는 "중앙처리장치(CPU) 멀티코어에서 대략 하루 정도 걸리는 시뮬레이션 작업이 싱글 또는 멀티 GPU 환경에서는 수십 초에서 약 1분 내로 구현됐다"며 "작게는 1000배, 많게는 4000배 가까운 시뮬레이션 실행 시간의 이득을 얻을 수 있었다"고 설명했다.

이어 "알고리즘의 개선뿐 아니라 엔비디아 GPU와 같은 좋은 하드웨어 환경에서 구현돼야 한다"며 "이 두 가지가 시너지를 냈을 때 이러한 결과를 얻을 수 있었다"고 말했다.

삼성전자는 이재용 삼성전자 회장이 강조해온 인공지능 전환(AX)을 전 사업에 적용해왔다. 이번에 발표된 반도체 연구개발 적용 사례도 그 일환으로 풀이된다.

이 회장은 물론 전영현 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장도 지난 1월 신년사에서 반도체 설계부터 연구개발, 제조, 품질 관리까지 AI를 적극 활용해야 한다고 주문한 바 있다.

삼성전자는 앞으로 AI가 시뮬레이션에 필요한 모델을 만들고 결과를 검증하는 과정까지 자동화하는 연구를 확대할 계획이다.

이 박사는 "반도체 물리를 바탕으로 AI 기반 고속 시뮬레이션 기술 개발을 지속할 것"이라며 "그 과정에서 엔비디아와 지속적인 협업이 이뤄지기를 기대한다"고 말했다.

한편 이날 엔비디아 AI 데이 서울 2026은 매디슨 황 엔비디아 수석이사가 가족 문제로 방한을 취소한 가운데 열렸다.

행사는 10일까지 이틀간 진행되며 삼성전자와 SK하이닉스, LG전자 등 국내 주요 기업이 AI 기술 활용 사례를 소개한다. 이날 행사장에서는 거의 모든 발표 세션의 좌석이 가득 차는 등 높은 관심을 보였다.