삼성, 연산도 하는 'AI 메모리 반도체' 세계 첫 개발

- ‘HBM-PIM’ 로 새 패러다임

인공지능 탑재로 기술 한계 극복

정보저장 뿐 아니라 ‘연산’까지

성능 2배 높고 에너지 사용 줄어

삼성전자가 세계 최초로 메모리와 시스템 반도체를 합친 ‘지능형 메모리 반도체’를 개발해 메모리 반도체 시장에서 새로운 패러다임을 열었다. 정보 저장만 가능했던 메모리 반도체가 시스템 반도체의 영역이었던 연산까지 하면서 기존 기술 한계를 극복한 것이다. 삼성전자는 똑똑하게 진화한 지능형 메모리 반도체를 앞세워 신시장을 개척하면서 경쟁사의 추격을 따돌리는 ‘초격차’ 전략을 유지한다는 방침이다.

삼성전자는 세계 최초로 메모리 반도체와 인공지능(AI)프로세서를 하나로 결합한 ‘HBM-PIM’(사진)을 개발했다고 17일 밝혔다. 수십 년간 메모리 반도체는 정보를 저장하는 기능만 있었는데 삼성전자는 메모리 반도체에 AI엔진을 탑재해 메모리 반도체가 정보 저장뿐만 아니라 일부 연산 기능까지 수행할 수 있도록 개발한 것이다.

PIM(Processing-In-Memory)은 메모리 반도체 내부에 연산 작업에 필요한 프로세서 기능을 더한 차세대 신개념 융합기술이다. 삼성전자는 PIM 기술을 활용해 슈퍼컴퓨터와 AI 등 초고속 데이터 분석에 활용되는 ‘HBM2아쿠아볼트(삼성전자 2세대 고대역폭 메모리 반도체)’에 AI엔진을 탑재한 HBM-PIM을 개발했다. AI시스템에 HBM-PIM을 탑재할 경우 기존 HBM2를 이용한 시스템과 견줘 성능은 약 2배 이상으로 높아지고, 시스템 에너지는 70% 이상 줄일 수 있다.

최근 AI 응용 영역이 넓어지고 기술은 고도화되면서 고성능 메모리 반도체 수요는 커져 왔다. 그러나 기존 메모리 반도체로는 전통적인 컴퓨터 설계기법인 ‘폰 노이만 구조’의 한계를 극복하기 어려웠다. 일반적으로 중앙처리장치(CPU)와 기억장치(메모리) 사이에 하나의 통로를 통해 데이터가 차례대로 이동하면서 직렬처리되는데 이때 주고받는 데이터가 많아지면 지연 현상이 생긴다. 삼성전자는 이를 극복하기 위해 메모리 내부 각 뱅크(주기억장치 구성 시 최소 논리적 단위)에 AI엔진을 장착하고 병렬처리를 극대화해 성능을 높였다. HBM-PIM은 메모리 내부에서 연산처리가 가능해 CPU와 메모리 간 데이터 이동량이 줄어 ‘AI가속기(AI실행 전용 하드웨어)’ 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다. 삼성전자는 최근 세계 최고권위 반도체 학회인 국제고체회로학회(ISSCC)에서 이 같은 혁신기술에 대한 논문을 공개했다. 박광일 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀장(전무)은 “향후 고객사들과 협력을 강화해 PIM 플랫폼의 표준화와 에코 시스템을 구축할 것”이라고 말했다.

권도경 기자 kwon@munhwa.com

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