[인터뷰] 딥테크 스타트업 세미에이아이, 반도체 '에코시스템' 지능화 앞장

전자기기의 전기 신호를 제어·처리하고 데이터 연산 기능을 담당하는 반도체는 컴퓨터, 생활가전제품, 스마트폰, 자동차, 의료기기 등 다양한 장비에서 활용되는 핵심 부품으로 꼽힌다. 

인공지능(AI), 전력 인프라, 양자컴퓨팅 등 첨단 산업 발전과 함께 반도체 역시 성능 향상이 진행되면서 고성능, 저전력, 고직접화을 중심으로 기술 진화도 이뤄지는 모습이다.

지난해 12월 설립된 세미에이아이(SemiAI)는 딥테크 스타트업으로 반도체 특화 생성형 AI를 바탕으로 한 디지털 트윈 기술과 LLM(거대언어모델) 기반으로 공정 수율 개선, 비용 절감, 탄소 배출 저감 등 반도체 산업의 지능화에 초점을 맞춘 기술 개발·제공에 심혈을 기울이고 있다.

반도체는 회로 설계, 웨이퍼 제조 및 표면 처리, 증착·이온주입, 금속 배선, 전기적 특성 검사 등 세밀한 공정을 거쳐 만들어진다. 이 과정에서 미세한 오류가 발생한다면 공정 불량으로 이어지고, 이에 따른 운용비 증가는 반도체 제조사의 부담이 커지는 요소가 된다.

세미에이아이는 최적의 공정 수율을 제공하고 생산성 향상 등을 위한 스마일(SMILE) 플랫폼을 개발, 공급망 최적화에 집중하고 있다.

지태권 세미에이아이 대표는 "SMILE 플랫폼은 공정 불량률을 낮추고 수율은 향상, 에너지 최적화 기능으로 비용 절감과 더불어 탄소 배출 저감 효과 달성을 위한 전략을 추진 중"이라며 "딥러닝 기반 반도체 결함 검출 등 관련 연구도 진행하고 있다"고 말했다. 

디지털 트윈 기술은 실시간 데이터를 활용해 시뮬레이션으로 성능 분석과 최적화하는 역할을 맡고 있다. LLM은 방대한 텍스트 데이터를 학습하는 딥러닝으로 콘텐츠를 생성하는 등 광범위한 작업을 수행한다.

이를 적용한 기술 개발, 솔루션 제공에 나선 세미아이에이의 서울 강남 본사는 전체 프로덕트 설계 등을 담당, 미국 영업을 맡고 있는 미국 실리콘밸리 지사는 AI 연구 등을 진행할 예정이다.

지 대표는 "반도체분야에서는 탄소 배출 감소 프로젝트 아이템이 없다"며 "세미에이아이는 반도체 전체 에코세스템(Ecosystem) 지능화에 앞장 서고자 한다"고 밝혔다.

- 세미에이아이가 진행 중인 딥테크 영역을 소개해달라.

"세미에이아이의 스마트 데이터와 AI 이니셔티브를 설명한다면, SemiAI는 반도체 제조 공정의 전공정 센서 데이터 및 공정 데이터를 만들 수 있는 기술인 생성형 디지털 트원 기술을 가지고 있다.

실시간 데이터 분석 및 의사결정 루프 구현을 목표로 설정했으며 머신러닝·AI를 통해 생산성 향상, 공정 수율 제고, 공급망 최적화에 집중 중이다.

이와 더불어 딥러닝 기반의 반도체 결함 검출, 공정 이상 탐지 알고리즘 연구도 진행하고 있다.

곡선 기반 전자설계자동화(Curvilinear EDA)는 전통적인 rule-based OPC(규칙 기반 광 근접 보정)가 아닌, 딥러닝으로 최적의 곡선 마스크를 생성한다.

대규모 학습 데이터셋으로 훈련된 GAN/Transformer(생성적 적대 신경망 트랜스포머) 모델을 이용해 수율을 높이는 곡선 패턴을 제안함으로써 설계를 혁신하고 있다."

- 비용절감 및 탄소배출 감소를 위한 전략은?

"세미에이아이의 SMILE 플랫폼을 통해 공정 불량률은 기존 대비 15% 이상 감소시키며, 수율은 평균 10% 향상될 것으로 예상된다.

이와 함께 AI 기반 에너지 최적화 기능으로 팹 내 전력 사용량을 12% 줄여, 연간 수십억원의 비용 절감과 함께 약 5000톤 규모의 탄소 배출 저감 효과를 달성하는 전략을 추진 중이다.

반도체 분야에서는 탄소배출 감소 프로젝트 아이템이 없다. SK하이닉스 등 반도체 회사와 그린텍소노미 전략과 연계한 협업프로젝트 진행을 추진하고자 한다.

앞으로도 AI와 디지털 트윈 기술을 접목해 스마트 팹 운영을 고도화하고, 제조 경쟁력과 ESG 목표 달성을 동시에 지원하는 핵심 플랫폼으로 자리매김하기 위해 노력하고 있다."

- 세미에이아이의 SMILE 플랫폼은?

"SMILE 플랫폼은 생성형 AI를 활용해 실제 팹의 공정과 장비 상태를 디지털 트윈으로 정밀하게 복제한 버추얼 팹을 구현한다.

이를 통해 다양한 공정 변수와 시나리오를 가상 환경에서 실시간으로 시뮬레이션하고 최적화해, 불량 원인을 사전에 탐지하고 대응할 수 있다.

버추얼 팹 기반의 스마트 제어로 생산 리스크를 최소화하며, 에너지와 자원 사용 효율을 극대화하는 혁신적 제조 환경을 제공하는 것이 세미에이아이의 스마일 플랫폼이다." 

- 창업·회사 운영 과정에서 도움을 받은 프로그램과 그동안 성과는?

"신보스타트업네스트, KB유니콘클럽 등의 프로그램을 통해 투자, 조직운영, 비즈니스 모델 개선 등에서 도움을 받았다.

1년차 기업으로는 드물게 정부 지원인 초기창업패키지(5000만원), 디딤돌(2억원), 딥테크 팁스(15억원) 등 연구개발(R&D) 프로젝트에 선정됐다

이를 통한 지원으로 인건비, 운영비 등으로 활용할 수 있었다.

세미에이아이는 생성형 디지털 트윈인 가상 반도체 팹과 관련된 특허를 1건 출원한 상태다.

오로스테크놀로지와 장비(오버레이 계측) 지능화, 솔루션(스마일) 패키지 판매를 위한 협약을 체결했다."

- AI 기반 반도체 제조 시장을 전망한다면?

"반도체 산업은 AI 기술의 발전과 함께 시너지를 내면서 예상보다 급격하게 성장하고 있다. 

포춘 비즈니스인사이트(Fortune BI)에 따르면 15.4% 연평균 성장률로 2032년까지 약 2700조원에 달할 것이라는 전망이 있었다.

이중 생산공정의 AI 전환으로 인한 솔루션 시장은 약 300-800조원 규모로 추산됐다."

- 앞으로 세미에이아이의 사업 방향은?

"현재 세미에이아이 서울 강남 본사에서는 전체 웹 애플리케이션 프로덕트(web application product)를 설계 개발하는 기능을 수행 중이다.

미국 실리콘벨리에 지사를 두고 있으며 현지 영업 뿐 아니라 LLM 강점을 가진 연구 인재들을 영입해 AI 전문 연구소를 설립할 예정이다.

SEMI(Semiconductor Manufacturing Intelligence)는 AI 기반의 반도체 전용 비즈니스 인텔리전스(Business Intelligence) 소프트웨어 플랫폼이다.

이 플랫폼의 첫 시작이 포토공정 효율화 및 불량감소를 통해 수율을 개선하는 제품인 SMILE이다.

향후 EDA 및 다른 공정 효율화 및 불량 감소와 더불어 최종적으로는 수율을 직접 개선하는 소프트웨어를 선보이고자 한다.

이를 통해 세미에이아이가 반도체 전체 Ecosystem 지능화에 앞장설 계획이다."