트렌드포스·IEEE, 2024년 기술 트렌드 및 산업 전망

(TrendForce) 2024년 12가지 주요 기술과 트렌드 소개

1. 클라우드 서비스 제공자의 AI 투자 확대, 2024년까지 AI 서버 출하량 38% 성장 견인

• 아마존웹서비스, 마이크로소프트, 구글 등 주요 CSP(Cloud Service Provider, 클라우드 서비스 제공자)는 챗봇과 생성형 AI를 비롯한 애플리케이션 인기가 높아지면서 AI 서버에 대한 투자 확대하는 추세
• 2023년 AI 서버(GPU, FPGA 및 ASIC 탑재 서버 포함) 출하량이 120만 대를 넘어 전년 대비 37.7% 증가해 전체 서버 출하량의 9% 가량 차지 예상.
• 2024년에는 AI 서버의 점유율이 12%까지 증가할 것으로 전망
• 엔비디아와 AMD 외에도 주요 CSP는 자체 칩 개발 한창.
• 이는 AI 서버의 고도화로 이어져 2024년 이후 응용 분야에서 많은 기업이 전문 AI 모델 및 소프트웨어 서버 개발에 가세하면서 엣지 AI 서버의 성장을 가속화 전망
• 구글은 2023년 2분기부터 AI서버에 맞춤형 TPU 도입을 가속화하고 있으며 MS와 메타는 GPU의 성장 잠재력을 잠식할 수 있는 자체 개발 ASIC 솔루션을 확장할 계획
• 트렌드포스는 2023년부터 2026년까지 엣지 AI 서버 출하량의 연평균성장률이 20% 이상으로 예상

2. HBM3e, HBM 매출을 연간 172% 증가 견인

• AI 서버 구축을 계기로 AI 가속기 칩에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이들 가속기 칩의 핵심 D램 제품으로 HBM이 부각
• 사양 측면에서도 기존 주류인 HBM2e 외에도 엔비디아의 H100/H800과 AMD의 MI300 시리즈가 양산되면서 HBM3에 대한 수요 비중이 확대
• 3대 메모리 공급업체는 2024~2025년에 속도를 8Gbps로 끌어올린 HBM3e를 추가로 도입하여 AI 가속기 칩 성능을 더욱 향상시킬 계획
• AI 가속기 칩 시장에서는 엔비디아, AMD와 같은 주요 서버 GPU 제조업체 외에도 통신 서비스 공급업체(CSP)도 독자적인 AI 칩 개발 착수
• 트레이닝 모델과 애플리케이션의 복잡성이 증가함에 따라 HBM에 대한 수요는 급증할 것으로 예상
• 2024년에는 HBM의 평균 단가가 다른 DRAM 제품보다 고가이며 연간 성장률이 172%까지 감안하면 메모리 공급업체의 수익에 크게 기여 전망

3. AI 칩: 2024년 첨단 패키징 수요 증가, 3D IC 기술 등장

• TSMC·삼성전자·인텔과 같은 업계 리더들은 트랜지스터 아키텍처에 대한 중대한 변화를 모색하고 있을 뿐만 아니라 특히 반도체 프런트엔드 제조 공정이 물리적 한계에 가까워짐에 따라 패키징 기술의 중요성 인식
• 첨단 패키징은 칩 성능을 개선하고 하드웨어 공간을 절약하며 전력 소비를 줄이고 지연 시간을 최소화하는 데 필수 요소.
• TSMC·삼성전자는 반도체 기술 발전에 있어 패키징의 중요한 역할을 강조하며 일본에 3D IC 연구센터 설립 준비 중
• 최근 몇 년 동안 챗봇의 등장으로 AI 애플리케이션의 성장이 가속화되면서 컴퓨팅 칩과 메모리를 통합하여 AI 연산 능력을 향상시키는 2.5D 패키징 기술에 대한 수요가 크게 증가
• 2.5D 패키징은 주로 프런트엔드 제조 공정에서 생성된 실리콘 인터포저 레이어를 사용해 다양한 기능과 제조 공정을 가진 여러 칩을 나란히 통합한 후 PCB 기판과 결합하여 패키징을 완성
• 실제로 TSMC의 CoWcS, 인텔의 EMIB, 삼성전자의 I-Cube를 비롯한 여러 2.5D 패키징 솔루션이 수년 전부터 개발되고 있으며 이러한 기술은 이제 어느 정도 성숙 단계에 이르러 고성능 칩에 널리 활용
• 2024년까지 공급업체들은 AI와 같은 애플리케이션에서 높은 연산 능력에 대한 수요 증가를 충족하기 위해 2.5D 패키징 용량을 늘리는 데 집중할 예정
• 한편, 3D 패키징 기술 도입도 다가오면서 TSMC의 SoIC, 삼성전자의 X-큐브, 인텔의 포베로스 등 솔루션이 연이어 발표, 패키징 기술의 획기적인 발전과 함께 칩을 상호 연결하는 방법 및 재료도 기술개발의 초점
• 3D 패키징은 TSV를 이용해 서로 다른 기능을 가진 칩을 직접 연결하며 실리콘 인터포저(interposer) 층이 필요하지 않아 패키지 높이가 줄어들고 칩 사이의 데이터 경로가 짧아지며 계산속도 향상
• AI 및 자율주행차와 같은 애플리케이션에서 높은 연산 능력, 낮은 지연 시간 및 에너지 효율성에 대한 요구 사항을 충족하기 위해서는 다양한 기능과 제조 공정을 갖춘 칩을 효과적으로 통합하는 것이 필수

4. ⾮지상 네트워크(NTN)의 상용 테스트와 적용

• 2024년 소규모 상용 테스트를 시작으로 전 세계적으로 NTN 시작 예정, 기술 적용을 위한 기반 마련
• 글로벌 사업자인 스타링크와 원웹의 위성발사가 꾸준히 증가하고 3GPP의 5G의 새로운 무선 개발 가이드라인 릴리즈(Release) 17과 18이 NTN(Non-Terrestrial Networks)에 적용되면서 위성 사업자, 주요 반도체 회사, 통신 사업자, 스마트폰 제조업체 간 협업 활발
• 이러한 파트너십은 NTN 시나리오의 예비 검증으로 최고조에 이르렀으며 현재 NTN은 주로 모바일 위성 통신 애플리케이션에 초점이 맞춰져 있고 사용자 장비(UE)는 특정 조건에서 양방향 데이터 전송 테스트를 위해 위성과 직접 인터페이스
• 2024년을 앞두고 주요 반도체 제조업체는 위성 통신 칩에 대한 개발을 강화하고 있으며 이러한 노력으로 인해 주요 스마트폰 제조업체는 SoC 모델을 사용하여 위성 통신 기능을 하이엔드 스마트폰에 통합할 것으로 예상
• 장기적인 관점에서 볼 때, ISL(Inter Satellite Links, 위성 간 통신 기술)은 저궤도 위성 간 데이터 전송과 대규모 지역 간 사용자 장치에 대한 동시 중계가 가능하여 전 세계적으로 저지연 6G 통신을 구현하려는 비전에 부합하는 유망한 기술

5. 위성 통신을 중심으로 2024년 6G 통신 개시

• 6G 표준화 프로세스는 2024년에서 2025년 사이 시작 예정이며 첫 번째 표준 기술의 도입은 2027년에서 2028년경 예상
• 6G 핵심기술의 혁신이 발전함에 따라 초광대역 수신기와 송신기를 통합하는 것 이상으로 범위가 확장되고 있으며 지상파 및 비지상파 네트워크의 원활한 통합과 AI 및 머신러닝을 통한 혁신이 최전선에 위치하게 될 전망
• 6G는 다양한 새로운 기술 애플리케이션(재구성 가능한 지능형 표면(RIS), 테라헤르츠 주파수 대역, 광 무선 통신(OWC), 고고도 통신 애플리케이션을 위한 NTN 등)을 선보일 것으로 전망
• 저궤도 위성은 6G 기술의 표준이 점차 확고해짐에 따라 6G 통신을 점진적으로 지원할 것으로 예상되며 저궤도 위성의 전 세계 배포는 6G 상용화를 전후해 정점에 달할 전망
• 또한 6G 통신 및 환경 센싱에 활용되는 드론 수요도 6G 시대를 맞아 크게 증가 예상

6. 혁신적인 제조업체 진입으로 2024년 마이크로 LED 시장의 비용 절감 기대

• 2023년은 마이크로 LED 디스플레이 기술의 대량 생산에 있어 중요한 해로, 지속적으로 높은 비용을 해결하는 것이 앞으로 주요 과제
• 소형화 칩 개발 확산에 따라 현재 대형 디스플레이용 주류 칩 크기인 34x58 µm는 20x40 µm으로 대체될 예정이며, 심지어 16x27 µm과 같은 더 작은 크기로 대체 예상
• 소형화 칩만으로도 향후 4년간 마이크로 LED 팁에서 달성할 수 있는 비용 절감 효과는 연간 최소 20~25%에 달할 전망
• 현재 InGan(인듐갈륨질화물) 기반 적색 LED와 수직으로 적층된 RGB LED와 같은 솔루션이 큰 주목
• 어떤 기술이 핵심 트렌드로 부상할지 아직 확신하기는 어렵지만 수많은 경쟁 솔루션이 존재하는 현재 환경은 가장 최적 솔루션 개발을 앞당길 전망
• 아울러, 2024년에는 더 많은 제조업체가 이 분야에 진출하여 공급망을 강화할 뿐만 아니라 마이크로 LED의 비용 구조를 더욱 개선할 것으로 예측

7. AR/VR 마이크로디스플레이 기술 경쟁 심화

• AR/VR 헤드셋에 대한 수요 증가에 힘입어 초고화소 PPI를 갖춘 근거리 디스플레이 필요성이 증가하고 있으며 마이크로 OLED는 이 분야를 선도하는 기술
• 현재 마이크로 OLED 디스플레이를 채택한 AR/VR 기기는 소수에 불과하지만, 주요 기업들이 마이크로 OLED를 채택하기 시작하면 상황이 바뀔 수 있으며 잠재적으로 마이크로 OLED의 시장 입지가 더 넓어질 것으로 예상
• HMD(Head Mounted Display) 시장을 장악할 수 있는 핵심기술로 다양한 마이크로 디스플레이 기술을 선정

8. 소재·부품 기술의 발전으로 산화갈륨 상용화 가속

• 고전압, 고온, 고주파를 필요로 하는 애플리케이션이 지속적으로 증가하면서 산화갈륨(Ga2O₃)이 차세대 전력 반도체 소자의 강력한 경쟁자로 부상
• 특히 전기자동차, 전기 그리드 시스템, 항공 우주와 같은 분야에서 두각
• 산화갈륨은 높은 전압과 온도에서 우수한 전력효율을 갖추고 고품질 대면적 웨이퍼로 만들기가 쉬우며 비용 절감의 잠재력이 높은 것으로 평가
• 현재 업계에서는 4인치 산화갈륨 단결정 대량 생산에 성공했으며 향후 6인치까지 확대할 계획으로 이를 기반으로 한 쇼트키(Schottky) 다이오드 제품이 2024년 출시, 상용화 임박

9. 전기차 배터리 산업, 전고체 배터리로 새로운 시대 맞이

• 전기차 배터리 산업이 TWh 제조 시대로 접어들면서 더 나은 안전성과 에너지 밀도를 갖춘 배터리에 대한 수요가 확대되고 있는 상황
• 그러나, 현재 전기차 배터리 기술은 에너지 밀도 성능의 한계에 가까워지고 있다고 평가
• 자동차 업체와 배터리 업체는 전고체 배터리를 차세대 기술로 연구해 왔으며 콜로이드(colloidal-state) 배터리와 같은 반고체 기술을 포함해 새로운 배터리 기술개발 주기에 진입 전망
• 리튬이온 배터리가 전기차 부문에서 두각을 나타내고 있지만, 나트륨 이온·수소 연료 전지 등 다양한 배터리 기술로 틈새 시장 공략 기대
• 나트륨 이온 배터리는 풍부하고 고르게 분포된 나트륨 내장량으로 인해 비용에 이점이 있지만 에너지 밀도가 낮기 때문에 주행거리가 길지 않은 저예산 전기차에 적합하며 현재 중국 배터리 제조업체는 이 기술을 상용화하는데 주력
• 수소 연료 전지는 배기가스 배출제로 긴주행 거리, 빠른 급유, 콜드 스타트 지원 기능 등 여러 가지 이점이 있어 대형 상용차에 사용되는 것이 적합하지만, 아직까지 기술적인 문제로 이를 사용하는 승용차 및 상용차의 폭이 좁은 것이 선결과제

10. 전력 변환 효율, 주행 거리, 충전 효율 향상은 2024년 BEV의 3대 화두

• SiC 칩은 BEV 에너지 전환율을 높이는 데 핵심적인 부품
• 2024년까지 8인치 SiC 웨이퍼의 생산능력은 점진적으로 증가 예상
• 주행거리와 관련하여 자동차 제조업체가 가장 많이 선택하는 기술은 NCM과 LFP로 재료 비율을 조정하여 배터리 팩 구조를 최적화하며 에너지 밀도를 높이고 주행거리를 연장
• 전고체 배터리가 금년 하반기부터 제한적으로 탑재될 것으로 예상되면서 충전시간 단축을 위해 800V 플랫폼 기반 차량이 늘어날 것으로 예상
• 또한, 800V 플랫폼 기반 차량은 360kW 이상의 고출력 고속 충전을 지원할 수 있어 고출력 충전소 건설도 급증할 것으로 전망

11. 친환경 솔루션에 대한 글로벌 노력

• 재생 에너지 및 탈탄소화 제조의 핵심으로 떠오르는 AI 시뮬레이션과 함께 친환경 솔루션에 대한 세계적인 수요 강화
• IEA는 화석연료 가격 상승, 전쟁으로 인한 에너지 위기 등으로 인해 2024년까지 세계 재생 에너지 발전량이 화석연료와 거의 비슷한 수준인 4,500GW에 달할 것으로 예측
• 재생 가능 에너지원으로부터 안정적 에너지를 보장하기 위해 전기 그리드, 에너지 저장 및 관리 같은 시스템은 필연이며 AI 기반 스마트 기술을 채택해 용량을 높이고 정확성 향상
• 2024년에는 스마트 제조 및 에너지 관리의 초점이 에너지 소비 최적화와 상호 연결된 데이터 생태계 구축, 에너지 흐름 및 소비 시각화에 맞춰질 것으로 예상
• ‘다이나믹 디지털 트윈’을 통해 가상 시스템과 물리적 시스템의 통합을 활용해 데이터를 탄소 중심에서 환경친화적 흐름으로 변환하고 이를 이익으로 전환하는 것이 목표

12. 폴더블폰, OLED 산업 확대

• 폴더블폰이 혁신 트렌드 주도: 신기술·신소재 상용화로 OLED 산업 다양한 애플리케이션 확대 견인
• 도어 패널과 스크린 지지판에 사용된 경량 복합소재와 물방울 힌지 구조 등을 개선하며 폴더블폰은 소비자 기대에 부응
• 폴더블폰 시장 보급률이 점차 증가함에 따라 지속적인 기술 발전뿐만 아니라 비용을 효과적으로 절감하여 보급을 확대하고 수익성을 확보하는 것이 중요
• 아울러, OLED 기술이 스마트폰 시장에 점차 더 많이 보급됨에 따라 IT분야가 OLED 개발의 차세대 핵심 격전지로 부상되고 있으며 글로벌 IT 기업은 OLED 관련 기술 및 시장에 공격적으로 진출
• 2025년에는 신기술 도입으로 기존 FMM(파인 메탈 글라스) 크기 한계를 극복하고 다양한 응용 분야에서 OLED 기술의 보급이 높아질 전망

(lEEE) 2024년 주목할 5대 기술과 산업 발표

보고서에 따르면 응답자들은 2024년 기술의 영향을 가장 많이 받을 상위 5개 산업 부문으로

• 통신(41%)
• 제조업(39%)
• 은행 및 금융 서비스(39%)
• 자동차 및 운송(31%)
• 에너지(31%) 등 선택

2024년 중요한 기술로는

• 예측 및 생성 AI, 기계 학습(ML) 및 자연어 처리(NLP)를 포함한 AI(65%)
• 메타버스, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR) 및 혼합 현실(MR)을 포함한 확장현실(XR)(28%)
• 클라우드 컴퓨팅(24%)
• 5G(22%)
• 전기차(20%)

2024년에 최고의 AI 잠재적 응용 프로그램으로

• 실시간 사이버보안 취약성 식별 및 공격 예방(54%)
• 공급망 및 창고 자동화 효율성 향상(42%)
• 소프트웨어 개발 지원 및 가속화, 고객 서비스 자동화(38%)
• 고객 서비스 자동화(35%)
• 후보자 심사, 모집 및 채용 시간 단축(34%)
• 질병 매핑 및 약물 발견 가속화(32%)
• 유틸리티 전원 자동화 및 안정화(31%) 순으로 응답

2024년 데이터를 최적화하고 복잡한 작업을 수행하며 인간과 동일한 수준의 정확도로 의사결정을 내릴 수 있는 AI 애플리케이션과 알고리즘이 다양한 방식으로 사용될 것으로 전망

또한, AI는 스마트 시티, 제조, 농업, 에너지 등 다양한 영역에서 혁신과 경쟁을 주도할 것으로 예측


2024년에 전 세계 경제 전반에 걸쳐 AI 기반 소프트웨어로 인해 일자리가 몇 퍼센트나 증가할지에 대한 물음에

• 응답자의 41%가 일자리의 26~50%를 언급했으며
• 4분의 1 이상(28%)이 1~25%,
• 또 다른 26%는 일자리의 51~75%,
• 5%는 일자리의 76~100%를 언급

AI 모델 입력 데이터 및 출력의 정확성을 감독하고 AI와 기존 기능을 통합하는 등 이러한 기술에 대한 교육을 받는 것은 새로운 일자리를 창출하는 데 도움이 될 것으로 예상

또한 소프트웨어 개발에서 AI는 상당한 생산성 향상을 제공하여 더 나은 제품을 개발할 수 있는 만큼 AI를 통해 일자리를 개선할 수 있을 것으로 전망


5G는 교통 인프라 및 지속 가능성을 내재하고 있어 2024년

• 원격 수술, 건강 기록 전송을 포함한 원격 의료(54%)
• 개인적이고 전문적인 일상 커뮤니케이션(46%)
• 원격 학습 및 교육(46%)
• 엔터테인먼트, 스포츠 및 라이브 이벤트 스트리밍(43%)
• 교통 및 교통통제(39%)
• 제조/조립(27%)
• 탄소 배출량 감소 및 에너지 효율성(30%) 등 영역에서 가장 많은 이점을 가져다 줄 전망

2024년에 5G를 통해 초고속 광대역, 안정적인 저지연 통신을 실현시켜 의료·교육·운송 등의 다양한 산업에 영향을 미칠 것으로 예측


2024년 양자 컴퓨팅이 오늘날 가장 발전된 슈퍼컴퓨터보다 1조 배 더 높은 컴퓨팅 성능과 포스트 양자 암호화 및 사이버 보안에 대한 적용 측면에서 가장 큰 주목을 받게 될 것이라는 데 86%가 동의

양자 기술에 대한 경쟁이 가열되고 있으며 아직 양자 기술에 대한 연구가 즉각적인 영향을 미치지 않더라도 향후 몇 년 동안 응용 분야에 대한 탐구가 지속될 전망

2024년 사이버 보안 문제는

• 데이터 센터 취약성(43%)
• 클라우드 취약성(42%)
• 모바일 및 하이브리드 인력/직원이 개인 장치를 사용하는 것과 관련된 보안 문제(41%)
• 랜섬웨어 공격(37%)
• 피싱 공격(35%)
• 내부자 위협(26%) 순으로 선정

https://www.itfind.or.kr/streamdocs/view/sd;streamdocsId=D2hkjIH0-DpA_LxmW55yAeCuQ7Lt1xpkSHdmE6ojhZQ