특허청은 경제추격연구소와 함께 특허정보를 활용해 ‘인공지능(AI) 반도체’의 산업경쟁력을 심층 분석한 연구 결과를 22일 발표했다.

이번 연구는 디지털 뉴딜의 필수 산업인 AI 반도체에 대해 기존과 달리, CPU·GPU를 활용한 1세대에서 시작해, FPGA 및 ASIC칩을 활용하는 2세대를 거쳐, 뉴로모픽 칩을 활용하는 3세대로 진화 중인 기술 발전 단계별로 전 세계 특허를 분류한 후 각각에 대해 심층적인 특허 분석을 수행했다.

전 세계적으로 AI 반도체 특허신청은 ‘16년 이후 특허신청량이 급증하고 있으며, 특히1세대(482%), 2세대(362%)에서 빠른 상승세를 보이며 최근(’16년→’19년) 3배 이상 폭증했는데, 이러한 증가세는 ’16년 알파고와 이세돌의 대국 이후 인공지능에 대한 국제적 관심 및 개발붐에 따른 것으로 보인다.

▲ (뉴로모픽) 뉴런ㆍ시냅스를 모사한 신구조 / CPU·GPU 대비 압도적 저전력(1/20 수준)을 구현한 미래 패권 기술/출처: 지능형 반도체 발전방향(’20), 인공지능 반도체 산업 발전전략(’21) 재구성(자료제공=특허청)  © 특허뉴스

주요국별로 살펴보면, 전체적으로 AI 반도체 분야(1~3세대)에서 미국(37%)과 중국(36%)이 전 세계 특허신청을 양분하고 있고, 미국과 중국을 비교해 보면, ‘19년 중국이 특허신청량에서 미국을 추월한 이후, 현재 중국이 특허신청량 세계 1위이다. 우리나라는 3위를 차지했다.

세계 최대 시장이자 핵심기술 위주로 특허신청되는 미국에서의 특허동향을 살펴보면, 전 분야에서 미국이 압도적 1위를 차지했다. 우리나라는 AI 반도체 1,2세대에서 중국·일본·대만과 2위 자리를 두고 치열하게 경쟁하는 구도이지만, 차세대 신기술인 3세대 뉴로모픽에서 ’00년~’21년 뉴로모픽 분야 미국 특허신청 점유율은 한국 18%, 일본 4%, 대만 2%, 중국 0%로 일본·대만을 제치고 큰 차이로 2위를 차지했다.

현재는 AI 반도체 기술에 있어 다소 뒤처져 있으나, 향후 뉴로모픽 기술을 중심으로 미국과 함께 우리가 앞서나갈 수 있다는 긍정적인 신호로 보인다.

한편, AI 반도체 세대별 주요 특허신청인은, 전 분야에서 인텔, IBM, 삼성전자 등 기존 반도체·컴퓨팅 분야의 강자가 상위를 차지하고 있고, 차세대 뉴로모픽 분야에선 삼성과 SK하이닉스가 각각 2위와 5위를 차지했다.

경제추격연구소 오철 교수는 “반도체를 둘러싼 기술패권 경쟁 등 급변하는 세계정세 속에서 AI 반도체 특허의 중요성에 더욱 주목해야 한다”며, “향후 기술혁신을 주도할 가능성이 매우 높은 3세대 뉴로모픽 반도체에서 우리기업의 상대적인 약진이 주목된다”고 밝혔다.

특허청 김지수 특허심사기획국장은 “AI 반도체는 인공지능·시스템반도체가 융합되는 핵심 전략 분야로서, 탄소중립·디지털 뉴딜의 성공과도 밀접히 연계된 필수 산업”이라며, “이번 분석 결과를 산업계와 공유할 예정이며, 이를 바탕으로 AI 반도체 산업의 경쟁력 향상에 기여할 수 있는 특허심사정책을 적극 수립해 나가겠다”고 밝혔다.