[AX 2.0 대전환]"도입 넘어 수익으로"… 삼성전자, AI가 반도체 수율 잡...

삼성전자 'AI 자율 공장(AI Driven Factory)' 이미지. /사진=삼성전자

'AI 기술 도입'이라는 시험 단계를 넘어, 이제는 AI를 통한 실질적인 수익성과 생산성 증명이 필수인 'AX(AI 전환) 2.0' 시대가 도래했다. 천문학적인 인프라 투자 비용을 상쇄하기 위해 글로벌 기업들은 조직 전체를 AI 중심으로 재설계하는 체질 개선에 나섰다. 국내외 주요 기업들의 AX 현황을 조망하고 한국 경제의 새로운 성장 동력을 진단해본다. [편집자주]

삼성전자가 AI를 단순 도입 단계에서 수익 창출의 핵심 동력으로 전환하는 'AX 2.0' 전략을 전격 실행하고 있다. 반도체 스마트팩토리 고도화와 사내 코파일럿 전면 도입을 두 축으로, AI를 실질적인 재무 성과로 연결하는 데 사활을 걸고 있다.

업계에서는 지금의 국면을 AX의 질적 전환점으로 보고 있다. 김종필 삼성SDS AX센터장은 사내 소식지와의 인터뷰에서 "많은 기업들이 AI 기술 자체에는 익숙해졌지만 어디에 어떻게 적용해야 실제 성과로 이어지는지에 대해서는 여전히 혼란을 겪고 있다"며 "지금 기업들이 마주한 가장 큰 과제는 'AI를 도입할 것인가'가 아니라 'AI를 어떻게 비즈니스와 조직에 연결할 것인가'"라고 진단했다.

◇극한의 초미세 공정, 데이터 중심 공정 제어로 수율 잡는다

삼성전자 AX 전략의 최전선은 DS(반도체) 부문이다. 글로벌 메모리 시장이 HBM(고대역폭메모리) 등 초고난도 제품 위주로 재편되면서 공정 최적화와 수율 관리가 영업이익을 결정짓는 기준이 됐다.

과거 불량 탐지가 엔지니어의 경험에만 의존했다면, 공정이 나노 단위로 쪼개지며 인간의 판단력을 뛰어넘는 복합 변수가 발생한다. 이에 삼성전자는 제조 공정 전반에 'AI 설비 예지보전(Predictive Maintenance)' 시스템을 도입했다. 장비 내 수만 개의 센서가 쏟아내는 실시간 데이터를 딥러닝 AI가 분석해 고장 징후를 선제적으로 포착하는 방식이다. 공정에서 발생하는 변수를 실시간으로 최적화해 웨이퍼의 손상을 막고, 연간 수천억원 규모의 비용 절감 효과를 거두고 있다는 게 회사 측 설명이다.

HBM 생산 라인에서도 AI가 핵심 역할을 한다. 칩 적층 시 발생하는 열 변형과 정렬 오차를 AI가 스스로 보정해 차세대 메모리 주도권 확보의 보이지 않는 무기가 되고 있다.

◇사내 코파일럿으로 임직원 생산성 높인다

제조 라인을 넘어 사무 공간과 연구개발(R&D) 센터에서도 AX 2.0은 진행형이다. 삼성전자는 보안을 최우선으로 한 자체 거대언어모델(LLM) 기반 사내 코파일럿을 구축해 전사 확산에 박차를 가하고 있다.

이 시스템은 단순 업무 보조를 넘어 소프트웨어 코드 최적화와 버그 탐색, 방대한 특허, 연구 데이터를 분석해 가장 최적의 해답을 제공한다. 구매 및 공급망관리(SCM) 부서에서는 원자재가 변동과 지정학적 리스크를 AI가 종합 분석해 최적의 재고 관리 시나리오를 도출한다.

삼성전자는 최근 전 임직원을 대상으로 한 'AI 리터러시'(Literacy) 교육도 강화하고 있다. 단순 반복 업무를 AI로 대체하는 동시에 AI 활용 아이디어를 실무에 즉각 반영하는 전사적 참여 문화를 조성, 10만 조직의 의사결정 속도를 스타트업 수준으로 끌어올리겠다는 구상이다.

◇자율공장 전환 중심에는 'AI'

삼성전자는 지난 3월 오는 2030년까지 국내외 생산 공장을 'AI 자율 공장'(AI Driven Factory)으로 전환하겠다고 천명했다. 이를 통해 자재 입고부터 생산·출하까지 전 공정에 디지털 트윈 기반 시뮬레이션을 도입하고, 품질과 생산, 물류 AI 에이전트를 통해 데이터 기반 분석과 사전 검증을 강화함으로써 품질과 생산성을 혁신한다는 방침을 밝혔다.

또한 환경안전 분야까지 AI 적용을 확대해 생산 현장에서 발생할 수 있는 위험 요인을 사전에 감지하고 사고를 예방함으로써 제조 현장의 안전 수준을 높일 계획이다.

삼성전자 측은 "산업용 AI의 적용 범위가 넓어질수록 AI가 현장을 이해하고 스스로 최적의 결정을 실행하는 자율화가 핵심이 될 것"이라며 "기술 혁신과 함께 안전장치를 설계 단계부터 내재화해 고객과 파트너가 신뢰할 수 있는 산업용 AI 확산을 추진할 방침"이라고 밝혔다.

삼성의 제조·운영 중심 AX 2.0 전략은 AI가 어떻게 숫자로 증명되는지를 보여주는 선례가 될 것으로 전망된다.

업계 관계자는 "AI는 더 이상 기술적 장식품이 아니다"라며 "생산 라인의 수율을 극대화하고 불량을 사전 차단하며 임직원의 업무 효율을 혁신하는 영업이익 창출의 핵심 동력"이라고 밝혔다.