트럼프 2.0 기술패권 경쟁의 중심, 2025년 AI 시스템반도체 기술, 시장 전망과 유망기술 개발 전략

Ⅰ. 초거대 생성AI 시대의 AI반도체 관련 기술, 시장동향과 전망 25

1. 초거대 생성AI 시대의 글로벌 반도체 시장 주요 이슈와 전망 25
1-1. 생성AI 등장과 AI반도체 시장 환경 25
1) 초거대 AI 등장과 AI반도체 25
(1) 생성AI와 AI반도체 부상 25
(2) 클라우드 기반의 AI 서비스 확대 28
2) 글로벌 AI반도체 개발 경쟁과 전략 31
(1) AI 가치사슬과 AI반도체 개발 전략 31
(2) 글로벌 빅테크의 AI반도체 개발 전략 33
(3) 국내 기업 AI반도체 개발 전략 35
3) 미국, 2032년 반도체 생산 능력 3배 증가 전망 36
(1) 웨이퍼 제조(Wafer Fabrication) 분야 37
(2) 조립·테스트·패키징(ATP) 분야 38
1-2. ‘엣지 AI’와 AI반도체 시장 환경 39
1) 클라우드AI와 ‘엣지 AI’ 동향과 전망 39
(1) 클라우드AI와 ‘엣지 AI’ 39
(2) 클라우드AI, 엣지AI 성장과 AI반도체 시장 41
(3) 엣지AI 대응 주요업체 AI반도체 개발동향 45
2) 엣지컴퓨팅(Edge Computing) 기술 동향과 전망 49
(1) 엣지컴퓨팅 및 MEC(Mobile Edge Computing) 기술 개요 49
(2) 엣지컴퓨팅 기술 요소와 발전 동향 52
3) 엣지 AI와 온디바이스AI 동향과 전망 56
(1) 엣지 AI와 온디바이스AI 56
(2) 엣지 AI와 온디바이스AI 활용 동향과 전망 57
1-3. 급성장하는 HBM(High Bandwidth Memory) 시장 전망 60
1) 고대역폭 메모리(HBM-High Bandwidth Memory) 개요 60
(1) HBM 개요와 특징 60
(2) AI반도체 시장 성장과 HBM 수요 전망 61
2) 주요 업체별 HBM 개발 및 투자 동향 63
(1) 주요 업체별 HBM 공급 로드맵 63
(2) 주요 업체별 HBM 관련 개발 및 투자 동향 65
1-4. 반도체 주역으로 부상하는 첨단 패키징 기술 동향과 전망 69
1) 반도체 패키징(Semiconductor Packaging) 개요 69
(1) 개념과 특징 69
2) 주요 기술 이슈별 동향과 전망 74
(1) Hybrid Bonding 기술 동향과 전망 74
(2) BSPDN(Backside Power Delivery Network) 기술 동향과 전망 79
(3) Chiplet 기술 동향과 전망 81
(4) TSV(Thru Silicon Via)→TG(Glass)V 기술 동향과 전망 83
(5) CPO(Co-Packaged Optics) 기술 동향과 전망 86
(6) FC-BGA 및 FC-CSP 기술 동향과 전망 92
(7) 팬인(Fan-In WLP) 및 팬아웃(Fan-Out WLP) 기술 동향과 전망 92
(8) 2.5D 및 3D 패키징 기술 동향과 전망 93
3) 반도체 패키징 시장 전망과 주요 업체 동향 95
(1) 글로벌 반도체 패키징 시장 전망 95
(2) 반도체 패키징 주요 업체 동향 97

2. 시스템 반도체 기술, 시장 동향과 전망 105
2-1. 시스템 반도체 개요와 동향 105
1) 시스템 반도체 산업 개요 105
(1) 정의와 분류 105
2) 국내외 시스템 반도체 산업 시장동향과 전망 108
(1) 세계 시스템 반도체 산업 시장동향과 전망 108
(2) 국내 시스템 반도체 시장 동향과 전망 109
3) 시스템 반도체산업 국내외 주요 기업 동향 111
(1) 시스템 반도체산업 핵심 플레이어 현황 111
(2) 해외 주요 기업 동향 112
(3) 국내 주요 기업 동향 112
4) 시스템 반도체 산업 기술개발과 표준화 동향 114
(1) 기술개발 동향 114
(2) 시스템 반도체 분야 표준화 동향 116
2-2. 유망 시스템 반도체 분야별 시장동향과 전망 118
1) 차량용 반도체 118
(1) 정의 및 분류 118
(2) 시장 현황 및 전망 123
(3) 주요 기술개발 동향 125
2) 바이오·헬스케어용 반도체 135
(1) 정의 및 필요성 135
(2) 시장 현황 및 전망 137
(3) 주요 기술개발 동향 141
3) 전력반도체 145
(1) 정의 및 필요성 145
(2) 시장 현황 및 전망 149
(3) 주요 기술개발 동향 154
4) 아날로그·디지털 제어 반도체 158
(1) 정의 및 필요성 158
(2) 시장 현황 및 전망 162
(3) 주요 기술개발 동향 165
5) 보안용 인공지능 반도체 169
(1) 정의 및 필요성 169
(2) 시장 현황 및 전망 173
(3) 주요 기술개발 동향 177
6) 시스템반도체 설계 IP 181
(1) 정의 및 필요성 181
(2) 시장 현황 및 전망 185
(3) 주요 기술개발 동향 189

3. 반도체 장비 기술, 시장 동향과 전망 194
3-1. 반도체 장비산업 개요와 동향 194
1) 반도체 장비 산업 개요 194
(1) 정의와 분류 194
2) 국내외 반도체 장비산업 시장동향과 전망 198
(1) 세계 반도체 장비산업 시장동향과 전망 198
(2) 국내 반도체 장비산업 시장동향과 전망 199
3) 반도체 장비산업 국내외 주요 기업 동향 201
(1) 반도체 장비산업 핵심 플레이어 현황 201
(2) 해외 주요 기업 동향 202
(3) 국내 주요 기업 동향 204
4) 반도체 장비산업 기술개발 동향과 표준화 동향 205
(1) 기술개발 동향 205
(2) 반도체 장비분야 표준화 동향 207
3-2. 유망 반도체 장비 시장동향과 전망 209
1) 플라즈마(PVD·Dry Etching·Ashing) 장비·부품 209
(1) 정의 및 분류 209
(2) 시장 현황 및 전망 210
(3) 주요 기술개발 동향 213
2) CVD·ALD 장비·부품 215
(1) 정의 및 필요성 215
(2) 시장 현황 및 전망 216
(3) 주요 기술개발 동향 219
3) 리소용 부품·소재 221
(1) 정의 및 분류 221
(2) 시장 현황 및 전망 223
(3) 주요 기술개발 동향 224
4) 진공용 부품 227
(1) 정의 및 분류 227
(2) 시장 현황 및 전망 228
(3) 주요 기술개발 동향 230
5) CMP 공정 소재 231
(1) 정의 및 분류 231
(2) 시장 현황 및 전망 233
(3) 주요 기술개발 동향 235
6) 차세대 반도체 패키징 고방열/패턴 형성 소재 238
(1) 정의 및 필요성 238
(2) 시장 현황 및 전망 240
(3) 주요 기술개발 동향 244
7) 반도체 세정 장비·부품·소재 247
(1) 정의 및 필요성 247
(2) 시장 현황 및 전망 248
(3) 주요 기술개발 동향 251
8) 첨단 패키징 전기도금용 장비·부품·소재 253
(1) 정의 및 분류 253
(2) 시장 현황 및 전망 254
(3) 주요 기술개발 동향 257
9) 첨단 패키징 장비·부품·소재 259
(1) 정의 및 필요성 259
(2) 시장 현황 및 전망 260
(3) 주요 기술개발 동향 263
10) 반도체 테스트 장비·부품 265
(1) 정의 및 분류 265
(2) 시장 현황 및 전망 266
(3) 주요 기술개발 동향 268

Ⅱ. 반도체분야 중소기업형 유망기술 동향과 개발전략 273

1. 반도체 분야 중소기업형 유망기술 동향과 개발전략 273
1-1. 시스템반도체 분야 중소기업형 유망기술 개요 273
1) 시스템반도체 산업 개요 273
(1) 정의와 기술개발 필요성 273
(2) 시스템반도체 산업 분류 275
2) 시스템반도체 분야 중소기업형 전략기술과 개발 전략 279
(1) 중소기업형 6대 전략품목 선정 279
(2) 전략 품목별 요구수준과 개발목표, TRL 280
(3) 전략품목 기술개발 로드맵(종합) 287
1-2. 세부 전략기술별 중소기업형 유망 기술 동향과 개발전략 288
1) 차량용 반도체 288
(1) 차량용 반도체 관련 특허동향 288
(2) 차량용 반도체 기술개발 전략과 로드맵 291
2) 바이오·헬스케어용 반도체 298
(1) 바이오·헬스케어용 반도체 관련 특허동향 298
(2) 바이오·헬스케어용 반도체 기술개발 전략과 로드맵 302
3) 전력반도체 307
(1) 전력반도체 관련 특허동향 307
(2) 전력반도체 기술개발 전략과 로드맵 311
4) 아날로그·디지털 제어 반도체 316
(1) 아날로그·디지털 제어 반도체 관련 특허동향 316
(2) 아날로그·디지털 제어 반도체 기술개발 전략과 로드맵 320
5) 시스템반도체 설계 IP 325
(1) 시스템반도체 설계 IP 관련 특허동향 325
(2) 시스템반도체 설계 IP 기술개발 전략과 로드맵 329
6) 보안용 인공지능 반도체 335
(1) 보안용 인공지능 반도체 관련 특허동향 335
(2) 보안용 인공지능 반도체 기술개발 전략과 로드맵 339

2. 반도체 소재·부품·장비 분야 중소기업형 유망기술 동향과 개발전략 346
2-1. 반도체 소재·부품·장비 분야 중소기업형 유망기술 개요 346
1) 반도체 소재·부품·장비 산업 개요 346
(1) 정의와 기술개발 필요성 346
(2) 반도체장비산업 분류 348
2) 반도체장비 분야 중소기업형 전략기술과 개발 전략 351
(1) 중소기업형 9대 전략품목 선정 351
(2) 전략 품목별 요구수준과 개발목표, TRL 352
(3) 전략품목 기술개발 로드맵(종합) 364
2-2. 세부 전략기술별 중소기업형 유망 기술 동향과 개발전략 365
1) 플라즈마(PVD·Dry Etching·Ashing) 장비·부품 365
(1) 플라즈마(PVD·Dry Etching·Ashing) 장비·부품 관련 특허동향 365
(2) 플라즈마(PVD·Dry Etching·Ashing) 장비·부품 기술개발 전략과 로드맵 368
2) CVD·ALD 장비·부품 373
(1) CVD·ALD 장비·부품 관련 특허동향 373
(2) CVD·ALD 장비·부품 기술개발 전략과 로드맵 377
3) 리소용 부품·소재 380
(1) 리소용 부품·소재 관련 특허동향 380
(2) 리소용 부품·소재 기술개발 전략과 로드맵 384
4) 진공용 부품 388
(1) 진공용 부품 관련 특허동향 388
(2) 진공용 부품 기술개발 전략과 로드맵 392
5) CMP 공정 소재 398
(1) CMP 공정 소재 관련 특허동향 398
(2) CMP 공정 소재 기술개발 전략과 로드맵 402
6) 차세대 반도체 패키징 고방열/패턴 형성 소재 407
(1) 차세대 반도체 패키징 고방열/패턴 형성 소재 관련 특허 동향 407
(2) 차세대 반도체 패키징 고방열/패턴 형성 소재 기술개발 전략과 로드맵 411
7) 반도체 세정 장비·부품·소재 416
(1) 반도체 세정 장비·부품·소재 관련 특허동향 416
(2) 반도체 세정 장비·부품·소재 기술개발 전략과 로드맵 420
8) 첨단 패키징 전기도금용 장비·부품·소재 425
(1) 첨단 패키징 전기도금용 장비·부품·소재 관련 특허동향 425
(2) 첨단 패키징 전기도금용 장비·부품·소재 기술개발 전략과 로드맵 429
9) 첨단 패키징 장비·부품·소재 434
(1) 첨단 패키징 장비·부품·소재 관련 특허동향 434
(2) 첨단 패키징 장비·부품·소재 기술개발 전략과 로드맵 438
10) 반도체 테스트 장비·부품 445
(1) 반도체 테스트 장비·부품 관련 특허동향 445
(2) 반도체 테스트 장비·부품 기술개발 전략과 로드맵 448

Ⅲ. 반도체 기술개발 관련 로드맵과 연구개발 테마 455

1. 반도체산업 기술개발 관련 로드맵 455
1-1. 반도체 미래기술 로드맵 455
1) 개요 455
(1) 수립 배경 455
(2) 반도체 산업 현황 분석 457
(3) 시사점 460
2) 비전·목표 및 세부 추진전략 462
(1) 미래 유망 소자 연구를 통한 기술 선점 463
(2) 유망 분야 설계 기술 확보를 통한 신시장 개척‧선점 473
(3) 선도공정 기술 개발을 통한 파운드리 경쟁력 강화 486
1-2. 반도체 미래소재 기술로드맵 493
1) 반도체 미래소재 기술 개발의 필요성 493
(1) 반도체 소재의 역할과 중요성 493
(2) 반도체 시장 환경 변화와 분야별 주요 이슈 494
2) 반도체 소재분야 기술 로드맵(2022-2035) 496
(1) 반도체 분야 총괄 기술 로드맵(2022-2035) 496
(2) 반도체 분야 11대 세부 기술 로드맵 497

2. AI반도체 분야 기술 개발 연구테마 525
2-1. 2025년도(신규) AI반도체 분야 기술 개발 연구테마 525
1) 고속인터페이스기반 프로그래머블 컴퓨팅 아키텍처 PIM 메모리 반도체 기술 개발 525
2) 멀티페타플롭스급 연산과 온칩/인칩 수백GB급 메모리 융합 PIM 서버 반도체 개발 528
3) 서버급 DRAM 적층 기반 초거대 모델 향 PIM 가속 솔루션 개발 531
4) 모빌리티용 safety-critical 기능 구현을 위한 NVM 기반 고속 및 고신뢰 메모리
시스템 기술 개발 534
5) 페타플롭스급 연산과 GB급 DRAM메모리 융합 PIM 플랫폼 및 PIM 모빌리티
반도체 개발 539
6) 인공신경망 가속을 위한 다중 메모리 기반 PIM 반도체 개발 542
7) 온디바이스 엣지 AI용 eFlash 기반 아날로그 PIM 반도체 개발 547
8) PIM 반도체 설계를 위한 오픈소스 기반의 반도체 설계 기술 개발 551
9) 데이터센터 서버용 PIM 개발을 위한 하드웨어 에뮬레이션 기반 검증 기술 개발 554
10) 1PFLOPS급 디지털 뉴로모픽 이벤트 프로세서 풀스택 개발 558
11) 거대용량 메모리에 특화된 인공지능반도체 프로세서 기술 개발 562
12) 아날로그-디지털 혼성 초저전력 뉴로모픽 엣지 SoC 개발 566
13) 재구성형 인공지능 프로세서 SW 프레임워크 기술 570
14) (총괄/세부1) 온디바이스 AI 최적화 칩렛 기반 허브 SoC 개발 573
15) (세부2) 온디바이스 sLLM 처리를 위한 칩렛 기반 AI반도체 기술 개발 577
16) (세부3) 거대 언어 모델을 위한 칩렛 기반 DNN-SNN 혼합 컴퓨팅 프로세서 개발 581
17) (총괄/세부1) AI반도체 기반 데이터센터 컴포저블 클러스터 인프라 구축 및 검증 585
18) AI반도체 데이터 처리 효율성 증대를 위한 Chiplet기반 인터페이스 기술 및 거대
AI 칩렛 반도체 모듈 기반 검증기술 개발 592
19) 서버 내/서버 간 광기반 Scalable 저전력 인터페이스 기술 개발 596
20) AI반도체 융합 Computational 메모리/스토리지 SoC 및 활용 기술 개발 599
21) AI반도체 융합 Pooled 스토리지/메모리용 SoC 기술 개발 603
2-2. 2025년도(계속) AI반도체 분야 기술 개발 연구테마 607
1) AI 반도체 특화 데이터센터 워크로드 오프로딩 및 가속 기술 개발 607
2) CXL 기반 메모리 중심 인터커넥트 핵심 기술 개발 610
3) 시뮬레이션 기반 고속/고정확도 데이터센터 워크로드/시스템 분석 플랫폼 개발 613
4) 인공지능 기반 실감형 3D 렌더링 및 모델링 가속 AI반도체 개발 617
5) LLM 구현을 위한 효율적인 메모리 관리 및 병렬화 기법을 갖는 추론연산 DRAM
PIM 하드웨어 구조 개발 621
6) 초거대 AI 모델 추론을 위한 3D NAND 기반 PIM 기술 연구 625
7) PIM용 신소자 PDK 개발과 MPW칩 제작검증 628
8) 800Gbps 급 초고속 직렬 인터페이스 기술 개발 631
9) 엣지 AI 반도체를 위한 품질성능평가시험(BMT) 플랫폼 기술 개발 634
10) PIM 인공지능 반도체 신소자 원천기술 확보를 위한 혁신 과제 638