뉴로모픽 관련주｜AI칩·신경망 반도체 수혜 종목 정리

 

 

 

뉴로모픽 반도체, AI 시대의 새로운 패러다임

 

 

인간의 뇌 신경망을 모방하여 정보 처리 효율을 극대화하는 뉴로모픽(Neuromorphic) 반도체 기술 이 인공지능(AI) 시대를 이끌 차세대 성장 동력으로 부상하고 있습니다. 기존의 폰 노이만 구조 컴퓨터가 가진 데이터 병목 현상과 막대한 전력 소모 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 혁신적인 대안으로 평가받기 때문입니다. 2025년 현재, 글로벌 빅테크 기업들과 유망 스타트업들이 기술 선점을 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있으며, 이는 관련 산업 생태계에 막대한 기회를 창출하고 있습니다.

뉴로모픽 컴퓨팅의 개념과 그 중요성

뉴로모픽 컴퓨팅은 인간의 뇌가 수많은 뉴런과 시냅스를 통해 병렬적으로 정보를 처리하는 방식을 하드웨어로 구현하는 기술입니다. 뇌는 불과 20와트(W)의 낮은 전력으로 복잡한 학습과 추론을 수행하는데, 뉴로모픽 칩은 바로 이 저전력·고효율 특성 을 지향합니다. 데이터 저장과 연산을 분리하는 기존 방식과 달리, 뉴로모픽 칩은 메모리와 프로세서가 통합된 구조를 통해 데이터 이동을 최소화하고 에너지 효율을 수백 배에서 수천 배까지 끌어올릴 수 있습니다. 이는 실시간으로 방대한 데이터를 처리해야 하는 자율주행, 온디바이스 AI, 첨단 로보틱스 분야에서 필수적인 기술 로 자리 잡을 것입니다.

기존 AI 반도체와의 명확한 차별점

현재 AI 연산의 주축인 GPU(그래픽 처리 장치)나 NPU(신경망 처리 장치) 역시 AI 가속을 위해 개발되었지만, 근본적으로는 폰 노이만 구조의 한계를 완전히 벗어나지 못했습니다. 특히 대규모 데이터센터에서 GPU를 구동하기 위해 소모되는 막대한 전력과 발열 문제는 심각한 수준입니다. 하지만 뉴로모픽 칩은 스파이킹 신경망(SNN, Spiking Neural Network) 방식 을 사용하여 필요한 순간에만 뉴런이 활성화되어 정보를 처리합니다. 이는 마치 우리 뇌가 모든 자극에 항상 반응하는 것이 아니라, 특정 이벤트에만 반응하여 에너지를 아끼는 것과 같습니다. 이러한 이벤트 기반(Event-Driven) 처리 방식 덕분에 비교할 수 없는 수준의 전력 효율성을 달성할 수 있는 것입니다.

2025년 뉴로모픽 시장의 폭발적 성장 전망

시장조사기관의 분석에 따르면, 글로벌 뉴로모픽 칩 시장은 2025년을 기점으로 본격적인 개화기에 진입할 것으로 전망됩니다. 연평균 성장률(CAGR)이 무려 40%를 상회할 것이라는 예측 도 나오고 있습니다. 이는 엣지 디바이스에서의 AI 구현 요구가 폭발적으로 증가하고 있기 때문 입니다. 스마트폰, 웨어러블 기기, 자율주행차, 드론 등에서 클라우드 연결 없이 독립적으로 AI 기능을 수행하기 위해서는 저전력·고성능 반도체가 필수적이며, 뉴로모픽 기술이 그 완벽한 해답을 제시하고 있습니다.

국내 뉴로모픽 기술을 선도하는 핵심 기업들

 

 

국내 반도체 기업들 역시 뉴로모픽이라는 거대한 파도에 올라타기 위해 기술 개발에 박차를 가하고 있습니다. 기존의 메모리 및 시스템 반도체 역량을 바탕으로 차세대 AI 시장의 주도권을 확보하려는 움직임이 활발합니다.

삼성전자: 초격차 기술의 정점

글로벌 반도체 1위 기업인 삼성전자는 뉴로모픽 분야에서도 가장 앞선 연구를 진행하는 기업 중 하나입니다. 삼성전자 종합기술원(SAIT)은 인간 뇌의 신경망 구조를 반도체에 그대로 복사(Copy)하고 붙여넣기(Paste)하는 혁신적인 연구 결과 를 세계적인 학술지 '네이처(Nature)'에 발표하며 기술력을 과시했습니다. 이는 기존 반도체 공정을 활용하면서도 뇌의 작동 방식을 모사할 수 있는 길을 열었다는 점에서 큰 의미를 가집니다. 아직 상용화까지는 시간이 필요하지만, 삼성전자가 보유한 압도적인 기술력과 자본력을 고려할 때, 뉴로모픽 시대의 가장 강력한 플레이어가 될 잠재력을 지니고 있습니다.

SK하이닉스: 메모리 기술 기반의 융합 전략

SK하이닉스는 자사의 강점인 메모리 기술과 프로세싱 기술을 융합하는 데 집중하고 있습니다. 대표적인 기술이 바로 PIM(Processing-In-Memory) 입니다. PIM은 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 데이터 이동 없이 메모리 내에서 직접 연산을 처리하는 기술로, 뉴로모픽 컴퓨팅으로 나아가는 중요한 징검다리 역할을 합니다. SK하이닉스는 고대역폭 메모리(HBM) 시장의 절대 강자로서, 차세대 HBM에 PIM 기술을 적용하여 AI 연산 효율을 극대화하는 솔루션 을 개발 중입니다. 이는 향후 뉴로모픽 칩 생태계에서 핵심적인 역할을 수행할 기반이 될 것입니다.

네패스: 첨단 패키징 기술의 수혜

뉴로모픽 칩과 같은 고성능·고집적 반도체는 칩 자체의 성능만큼이나 이를 안정적으로 보호하고 전기적 신호를 연결하는 패키징 기술이 매우 중요합니다. 네패스는 팬아웃-웨이퍼레벨패키지(FO-WLP), 팬아웃-패널레벨패키지(FO-PLP)와 같은 최첨단 패키징 기술 을 보유한 국내 대표적인 후공정 기업입니다. AI 반도체 시장이 커질수록 고도화된 패키징 수요는 폭발적으로 증가할 수밖에 없습니다. 네패스는 뉴로모픽 칩 시대의 숨은 강자 로서, 기술 발전의 핵심적인 수혜를 입을 것으로 기대됩니다.

 

 

주목해야 할 강소기업 및 IP 전문기업

 

 

대기업 외에도 독자적인 기술력을 바탕으로 뉴로모픽 시대를 준비하는 강소기업들의 역할 또한 매우 중요합니다. 이들은 특정 분야에서 높은 전문성을 발휘하며 생태계를 더욱 풍성하게 만들고 있습니다.

자람테크놀로지: 저전력 AI 반도체로의 확장

자람테크놀로지는 본래 통신용 시스템 반도체 설계 전문 기업이었으나, 그 기술력을 바탕으로 저전력 AI 반도체(XPU) 시장에 성공적으로 진입 했습니다. 특히 통신 분야에서 축적한 저전력 설계 노하우 는 뉴로모픽 칩이 추구하는 가치와 정확히 일치합니다. 회사는 사물인터넷(IoT) 기기나 엣지 디바이스에 탑재될 초저전력 AI 프로세서를 개발하고 있으며, 이는 향후 뉴로모픽 기술과 접목될 경우 상당한 시너지를 낼 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

오픈엣지테크놀로지: AI 반도체 설계자산(IP)의 강자

오픈엣지테크놀로지는 AI 반도체의 핵심 기능 블록인 NPU와 메모리 컨트롤러 등의 설계자산(IP)을 개발하여 팹리스 기업에 공급 하는 독보적인 IP 전문기업입니다. 팹리스 기업들이 각자의 목적에 맞는 맞춤형 AI 칩을 개발하기 위해서는 오픈엣지테크놀로지와 같은 IP 기업의 도움이 필수적입니다. 뉴로모픽 칩 개발이 활성화될수록 다양한 기능의 IP 수요가 증가할 것이며, 이는 곧 회사의 실적 성장으로 직결될 것입니다. AI 반도체 생태계의 기반을 제공하는 핵심 플레이어 라고 할 수 있습니다.

텔레칩스: 차량용 반도체의 미래를 그리다

자율주행 기술의 고도화로 차량용 반도체 시장은 AI 기술의 최대 격전지로 떠오르고 있습니다. 텔레칩스는 차량용 인포테인먼트(IVI) 시스템 반도체 분야의 강자 로서, 이미 NPU를 탑재한 애플리케이션 프로세서(AP)를 양산하고 있습니다. 앞으로 ADAS(첨단 운전자 보조 시스템) 및 자율주행 기능 이 강화되면서 실시간으로 주변 환경을 인지하고 판단하는 저전력 고성능 칩의 필요성은 더욱 커질 것입니다. 텔레칩스가 기존의 시장 지배력과 기술력을 바탕으로 뉴로모픽 기술을 차량용 반도체에 접목할 가능성은 충분히 열려 있습니다.

뉴로모픽 관련주 핵심 요약

 

 

기업명	핵심 사업	뉴로모픽 관련성	2025년 전망
삼성전자	종합 반도체(메모리, 파운드리)	뇌 구조 모방 뉴로모픽 칩 선행 연구개발 주도	장기적 관점에서 시장 지배력 확보 가능성, R&D 성과 기대
SK하이닉스	메모리 반도체(DRAM, NAND)	PIM, HBM 등 메모리 중심 컴퓨팅 기술 개발	AI 메모리 시장 리더십 기반, 뉴로모픽 생태계 핵심 역할 기대
네패스	반도체 후공정(첨단 패키징)	FO-WLP/PLP 등 첨단 패키징 기술 보유	고성능 AI 반도체 수요 증가에 따른 직접적인 수혜
자람테크놀로지	시스템 반도체(통신, AI)	저전력 AI 반도체(XPU) 개발 및 사업 확장	저전력 설계 기술 기반, 엣지 AI 시장 성장 수혜 기대
오픈엣지테크놀로지	반도체 설계자산(IP)	AI 반도체 핵심 IP(NPU 등) 공급	AI 칩 설계 수요 증가에 따른 IP 라이선스 매출 확대
텔레칩스	시스템 반도체(차량용)	차량용 NPU 탑재 AP 개발, 자율주행 기술 연계	자율주행 시장 확대 시 뉴로모픽 기술 도입 가능성

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 뉴로모픽 칩은 언제쯤 본격적으로 상용화될까요?

A1. 2025년 현재, 뉴로모픽 칩은 일부 특수 목적용으로 사용되기 시작했으나, 스마트폰이나 PC 등 범용 기기에서의 본격적인 상용화는 2027년 이후가 될 것으로 전망 됩니다. 기술 개발 속도와 표준화 문제 등이 변수이지만, 연구개발은 매우 빠르게 진행되고 있습니다.

Q2. 뉴로모픽 관련주 투자의 가장 큰 리스크는 무엇인가요?

A2. 가장 큰 리스크는 기술의 불확실성과 긴 상용화 시간 입니다. 아직 지배적인 기술 표준이 확립되지 않았고, 대규모 양산까지는 넘어야 할 기술적 허들이 많습니다. 따라서 단기적인 성과보다는 장기적인 성장 가능성에 초점을 맞춘 신중한 접근이 필요합니다.

Q3. 국내 기업 외에 주목할 만한 해외 뉴로모픽 기업은 어디인가요?

A3. 단연 인텔(Intel)과 IBM 을 꼽을 수 있습니다. 인텔은 '로이히(Loihi)'라는 뉴로모픽 테스트 칩을 개발하여 전 세계 연구기관에 공급하며 생태계를 주도하고 있고, IBM은 '트루노스(TrueNorth)' 칩을 통해 초저전력 컴퓨팅의 가능성을 일찍부터 제시해왔습니다. 이들 기업의 행보는 기술 트렌드를 파악하는 데 중요한 지표가 됩니다.

Q4. 뉴로모픽 기술이 가장 먼저 적용될 유망 분야는 어디일까요?

A4. 상시 작동하며 실시간으로 외부 데이터를 처리해야 하는 분야에 우선적으로 적용될 가능성이 높습니다. 대표적으로 ▲저전력 센서 데이터 분석(산업용 IoT, 웨어러블 헬스케어) ▲ 자율주행차의 실시간 장애물 인식 및 판단 ▲드론 및 로봇의 자율 비행/동작 제어 등을 꼽을 수 있습니다.

Q5. 기존 AI 칩과 뉴로모픽 칩의 가장 근본적인 차이는 무엇인가요?

A5. 가장 큰 차이는 '작동 방식'입니다. 기존 AI 칩이 정해진 클럭(Clock)에 맞춰 모든 회로가 동시에 움직이는 '동기식'이라면, 뉴로모픽 칩은 실제 뇌처럼 필요한 뉴런만 비동기적으로 작동하는 '이벤트 기반' 방식을 사용 합니다. 이 차이가 바로 전력 효율의 극적인 차이를 만들어내는 핵심 원리입니다.