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중소기업 기술로드맵 조회결과

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서버
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

서버 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 컴퓨터 서버(Server)는 다른 프로그램, 디바이스, 사용자 등 통칭 클라이언트(client)에 서비스(service)를 제공하는 프로그램을 운영하기 위한 컴퓨터 시스템을 의미하며, 통상 네트워크를 통하여 클라이언트의 서비스 요청을 처리하여 결과를 제공
  • 컴퓨터 서버 제품은 CPU에 따라 x86서버와 non-86서버, 구성에 따라 랙마운트 서버와 블레이드 서버로 나뉘며, 제공 서비스와 목적에 따라 다양한 기술이 적용
나. 주요 제품

[ 제품분류 관점 기술범위 ]

제품분류 관점 기술범위
분류제품분류 관점세부기술
서버 계산 성능 슈퍼컴퓨터
  • 매니코어 CPU, 이기종 HW 혼용, 차세대 메모리 적용
  • InfiniBand 등 초고속 시스템 네트워크 및 클러스터 기술
  • 연산 노드와 스토리지 노드의 IO 병목 해결을 위한 버스트버퍼 기술
Divisional 서버
  • GPGPU 적용 기술, 고성능 연산가속HW 기술
  • 고속/고대역 제공 시스템 인터커넥트 기술
Departmental 서버
  • GPGPU 적용 기술, 고성능 연산가속HW 기술
  • All flash 스토리지 및 NVMe 기술
Workgroup 서버
  • 저전력 컴퓨팅 및 GPGPU 적용 기술
  • SSD 및 하이브리드 스토리지 기술
구성 랙마운트 서버
  • 네트워크, 디스크, 전원 등의 hot-swap을 지원하는 플러그앤플레이 기술
  • 표준 크기(1U=1.75in) 섀시 및 공기 흐름을 고려한 배치 기술
블레이드 서버
  • 고집적 서버를 지원하기 위한 인클로저(섀시) 기술, 전력 공급 기술, 냉각 및 발열 관리 기술
  • 고속 통신을 위한 InfiniBand 또는 Fibre channel을 포함하는 네트워크 기술

[ 공급망 관점 기술범위 ]

공급망 관점 기술범위
분류공급망 관점세부기술
서버 메인보드 설계 기술
  • BIOS 펌웨어, IPMI 및 Board Management Controller
  • 회로 설계 및 고속 신호분석
메모리/스토리지 기술
  • NV-DIMM, DDR3 및 DDR4 ECC 지원 메모리
  • Direct attach NVMe
전력 및 발열 관리 기술
  • DVFS, 저전력 프로세서 및 전력 모니터링 기술
  • 고온 감내 기술
  • 공냉식/수냉식 냉각기술
고속 I/O 기술
  • PCIe Gen3, SATA 등 IO 인터페이스 기술
  • InfiniBand, Fibre channel 등 고속 인터커넥트 기술
섀시 기술
  • 발열을 고려한 air flow 해석 및 섀시 설계 기술
  • 상면 고려 공간 사용률 향상을 위한 레이아웃
신뢰성 기술
  • 전원 이중화 (전력 모니터링 및 전원 공급 제어 기능)
  • PCIe, SATA, Ethernet 등 고속 신호의 무결성 보장
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장
세계 서버시장은 ‘16년 617억 달러 규모에서 연평균 4.5% 성장하여 ‘21년에는 771억 달러 규모로 성장할 전망

세계 서버시장은 UNIX 서버(non-x86 서버)와 x86 서버로 양분되며, 대형 시스템은 non-x86 서버, 소형 시스템은 x86 서버를 사용하는 것이 일반적이었으나 최근 클라우드 서비스의 확산으로 저비용으로 가상화 지원이 용이한 x86 서버 시장이 증가하고 non-x86 시장은 감소 추세 (2015년 전세계 서버시장의 x86 서버 비중은 약 84.8%)

[ 세계 서버 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

세계 서버 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
합계 61,728 64,752 67,613 71,062 73,977 77,105 4.5

* 자료 : IDC Worldwide Server Forecast (2015.12, 2016.05), IITP ICT R&D 중장기 기술로드맵 2022으로 추정

[ 세계 서버 구분 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

세계 서버 구분 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR
Non-x86 8,489 8,964 8,414 8,023 7,534 7,074 -3.6
x86 53,239 55,788 59,199 63,039 66,443 70,031 5.6
합계 61,728 64,752 67,613 71,062 73,977 77,105 4.5

* 자료 : IDC Worldwide Server Forecast (2015.12, 2016.05), IITP ICT R&D 중장기 기술로드맵 2022으로 추정

세계 서버시장은 상위 5개 업체가 전세계 서버 시장의 70% 이상을 차지하는 과점체제였으나, 2017년에는 ODM 제품의 시장 점유율이 연 48.1% 증가하며 전체 시장에서 차지하는 비중이 가장 커지는 큰 변화가 발생. non-x86 서버를 주요 제품으로 하고 있는 IBM은 20%이상 매출이 감소하여 x86 시장 확대 경향은 유지되고 있으며, 중국 업체인 화웨이가 연 26%, 인스퍼는 연 31%이상 성장하는 등 중국 기업의 약진이 계속되고 있음

[ 세계 서버 시장 업체별 점유율 ]

(단위 : %)

세계 서버 시장 업체별 점유율
기업HPEDellIBMCiscoLenovoHuaweiInspur
점유율 21.3 17.7 6.6 5.6 5.3 6.2 5.6

* 자료: IDC Worldwide Server Tracker (2017.9) & Gartner Worldwide Server Vender Shipment (2017.9)

[ Top 5 벤더의 세계시장 점유율 변화 (2016 Q2 ~ 2017 Q2) ]

Top 5 벤더의 세계시장 점유율 변화 (2016 Q2 ~ 2017 Q2)

* 자료: IDC Worldwide Quarterly Server Tracker (Q2 2017)

x86서버는 연 10.4% 증가한 반면 non-x86 서버는 연 21.5% 감소하였으며, 전 세계에서 데이터센터의 증설로 주문자 맞춤형(custom build) 서버의 요구가 늘어나 ODM 서버의 판매가 증가, 전체적인 서버 시장의 성장을 이끌고 있음
나. 국내시장

국내 서버 시장규모는 2016년 기준 1조 306억 원으로 추산되며, 연평균 9.8% 성장하여 2021년에는 1조 6,427억 원 규모에 이를 전망

[ 국내 서버 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

대기오염 방지설비 세계 시장 규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR('16~'21)
국내시장 10,306 11,127 12,128 13,327 14,749 16,427 9.8

* 자료: IDC Korea Server 2017-2021 Forecast & Analysis, 2016 Q4에서 공개된 부분(2014~2016)으로부터 추정

non-x86 서버의 시장규모는 점차 감소하나, x86 서버의 국내 시장규모의 증가로, 국내 서버 시장규모는 확대될 전망

  • 클라우드, 빅데이터 및 IoT 분야 응용을 위한 서버 요구는 견조할 것으로 보이나, non-x86 서버의 x86 서버 교체가 가속화될 것으로 예상

[ 국내 서버 구분 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

국내 서버 구분 시장규모 및 전망
구분‘16‘17‘18‘19‘20‘21CAGR('16~'21)
Non-x86 2,811 2,553 2,319 2,108 1,916 1,741 -9.11
x86 7,495 8,574 9,809 11,221 12,837 14,686 14.4
합계 10,306 11,127 12,128 13,327 14,749 16,427 9.8

* 자료: IDC Korea Server 2017-2021 Forecast & Analysis, 2016 Q4에서 공개된 부분(2014~2016)으로부터 추정

국내시장에서 x86 서버의 비중은 약 72% 이상이며, 글로벌 기업의 국내 서버 시장 점유율은 96% 이상을 차지하고 있는 상황

[ 국내 서버 시장 업체별 점유율 ]

(단위 : %)

국내 서버 시장 업체별 점유율
기업HPEIBMDellOracleLenovoFujitsuCisco
점유율 40.7 15.3 14.5 11.0 7.5 4.0 2.9

* 자료: IDC, Korea server 2015-2019 Forecast&Analysis: 2015 Q3 Review, 2016.01.

x86 서버는 2016년부터 중소기업간 경쟁제품으로 지정(2016.01~2018.12)되어 공공시장에 국산 서버의 진입기반이 마련됨

※ 지정내역: x86 서버 CPU E5 2.5㎓ 이하(2.1㎓ → 2.3㎓ → 2.5㎓로 연차별 확대)

x86 서버는 2012년 점유율에서 non-x86 서버를 추월하였으며, 판매량은 2017년 기준 13만 9,826대로 추산되어 2015년 추산 11만 8천여대에 비하여 약 17.8% 출하량 증가

  • x86 서버 시장에서 HPE는 판매량 기준 47%, Dell이 25%, Lenovo가 15% 순의 점유율을 가지고 있으며, 2015년부터 Inspur가 국내 시장에 진출하며 OEM/ODM 제품으로 공공시장에 우회 진입하고 있음

[ 국내 x86 서버 판매량 추정 (2015년 기준) ]

국내 x86 서버 판매량 추정 (2015년 기준)

* 자료: 컴퓨터월드 (2016년 4월)

4.기술분석
가. 기술환경 분석

서버시스템 기술수준은 선진국(미국)대비 72.6% 수준으로 국내 기술경쟁력 강화를 위해서는 서버 HW 제조 기술 확보 필요

  • 서버시스템 기술 최고기술 보유국은 미국으로 기술격차 2.4년, 상대수준 71.7%로 파악됨 (IITP, 2017)
  • 국내기업 경쟁력 기술수준 낮은 분야는 시스템 연결망 및 서버스토리지 부품 분야이며, 기술추격이 가장 시급한 분야 1순위는 서버 HW 제조기술로 나타남 (KCIA 산업진단 설문, 2016.08)

과기정통부는 컴퓨팅분야의 기술대응 및 표준화 추진을 위해 ‘지능형컴퓨팅 기술포럼’을 발족(‘17년 4월)

  • 포럼은 운영위원회와 서버 기술 및 표준분과, 스토리지 기술 및 표준분과, HPC 기술 및 표준 분과, 컴퓨팅 제도 및 정책 분과 등 4개 분과로 구성되고, 30여 개 기업, 학계, 연구소의 컴퓨팅 관련 산·학·연이 참여

국내 기술 인력 및 인프라는 열악한 상황으로 정책적 지원이 필요

  • 컴퓨팅 시스템분야 HW 인력 배출을 위한 교육과정은 존재하나 실험/실습 환경이 제한적이어 신규인력 배출 시 기업에서 별도의 실무교육기간과 비용이 발생
    • 2011년 기준 고성능컴퓨팅 활용 및 운영에 필요한 인력은 27,000명 정도로 추정되나 활동 중인 인력은 약 5,000명 수준에 불과(초고성능컴퓨팅 발전포럼, 2015)
  • 현재 컴퓨팅시스템 하드웨어 개발 수준은 완제품에 기반한 구축/운영 수준이며, 국내 서버 업체는 반제품 구입 후 단순 조립 수준에 머물러 있음
  • 제품경쟁력 확보를 위한 연구결과물의 안정화와 결과물 활용을 위한 시장의 요구사항 반영 및 수요기업 발굴 노력
    • 공공기관 구축·운용 레퍼런스를 확대하고 실적증명서 발급

      ※ ICT 장비 실증 센터(서울시데이터 센터) : x86서버 기능, 성능, 통합 테스트와 6개월 운영실적 증명서 발급(2014년 서버 단독환경 → 2015년 가상화 환경 확대)

    • 중소기업자간 경쟁제품(컴퓨터서버) 지정 : x86서버 CPU E5 2.5㎓ 이하 (2.1㎓→2.3㎓→2.5㎓로 연차별 확대, 2016∼2018)

[ R&D 정책 방향 ]

R&D 정책 방향
분류정부 정책 방향
대한민국정부
  • 2011.12 ‘국가초고성능컴퓨터 활용 및 육성에 관한 법률’, ‘초고성능컴퓨팅 개발 전략’ (2015, 초고성능컴퓨팅 발전 포럼) 등을 수립하고 이에 기반 한 고성능 컴퓨팅 전략을 지속 추진
대한민국정부
  • 2015년 ‘중소기업간 경쟁제품 지정’을 통해 국산 서버와 스토리지 제품 지정을 통한 국산 ICT 장비 육성을 지원
대한민국정부
  • 2013.12 ‘ICT장비산업 경쟁력 강화전략(안)’을 발표하여 국산 서버, 스토리지, 데이터센터 원천 기술과 경쟁력 확보를 위해 중․장기 R&D 로드맵을 마련하고 지속적인 투자를 통한 장비 산업 활성화를 추진
  • ‘창조경제 실현을 위한 K-ICT 전략‘ 수립(2015)을 통한 전략분야 중점육성과 국내 중소기업의 경쟁력 강화를 통한 국내 ICT 장비․SW 산업 육성을 추진
  • 2015.12 ‘고성능컴퓨팅(HPC) 이노베이션 허브 추진 방안’을 마련하여 고성능컴퓨팅 산업 활성화 기반 조성을 통한 고성능 컴퓨팅을 위한 추진 방안을 마련
  • 2017년 9월 ‘고성능컴퓨팅(HPC) 이노베이션 허브’를 개소하여 HPC 제품 검증 및 컨설팅, 컴퓨팅장비 국제공인 시험인증, 사업화 지원 등의 서비스를 제공하여 국산 제품 신뢰성 검증 및 활용 환경을 마련, 산업 활성화 조성을 위한 기반을 구축
5. 핵심요소기술 선정

산업·시장 분석, 기술(특허)분석, 전문가 의견, 중소기업 기술수요를 바탕으로 로드맵 기획을 위한 요소기술 도출

[ 서버 분야 핵심요소기술 ]

서버 분야 핵심요소기술
분류핵심요소기술개요
메인보드 설계 기술 차세대 메모리 지원 기술(NV-DIMM, NVMe) NVM, SCM 등 차세대 메모리를 메인보드에서 지원하기 위한 기술로, NV-DIMM, NVMe, Optane 등의 기술을 포함
시스템 MTBF 안정성 확보 MTBF(Mean Time Between Failure)로 계산하여 이중화 시스템의 운영시간을 보장함으로써 시스템 안정성을 지원
서버 관리 플랫폼(BMC/IPMI) BMC(Board Management Controller)는 서버의 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 장치로, IPMI(Intelligent Platform Management Interface) 표준에 의해 인터페이스가 정의됨
전력 효율 향상 기술 고에너지효율/고집적 서버 Redundant PSU(Power Supply Unit)의 전력 효율은 80 PLUS에 의해 정의되며, 80 Plus, Bronze, Silver, Gold, Platinum, Titanium의 6단계로 정의됨. 데이터센터 서버의 경우 이중화 PSU에서 Platinum 이상의 효율성이 요구됨
에너지 효율적 전원 이중화(Redundant PSU) 서버의 전력효율은 SPECpower에서 정의되며, 높은 operation/W를 달성하기 위해 DVFS, DPM, ACPI 등의 기술과 전력측정 센서, 전력관리SW 등이 필요
HW가속 기술 IO가속 기술 PCIe와 같은 고속 버스 인터페이스 기술과, FPGA를 활용하여 데이터의 압축, 암호화를 고속화, IO를 가속하는 하드웨어 기술 등
GPU 가속 활용 고속컴퓨팅 기술 수많은 코어의 GPGPU를 이용하여 인공지능, 빅데이터 등 다양한 응용의 고속계산을 지원하기 위한 기술