"미래 바꾸는 핵심기술" AI반도체 각축전.. 삼성·SK 이어 LG도 가세 [AI반도체 초격차 투자]

삼성전자·SK하이닉스, AICAS서
저장·연산 동시 처리 'PIM' 시연
LG도 독자개발 칩 가전 확대 적용

삼성전자 인공지능 반도체인 HBM-PIM

SK하이닉스 PIM 적용 첫 제품 GDDR6-AiM(Accelerator in Memory)

삼성전자와 SK하이닉스는 인공지능(AI)이 반도체의 패러다임을 새로 정의할 핵심 기술이 될 것으로 보고 있다.

메모리반도체는 정보를 저장하고, 사람 뇌처럼 연산하는 기능은 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU) 같은 비메모리 반도체가 맡는 것이 일반적인 통념이다. 하지만 이런 공식을 깨고 데이터 저장과 연산, 두 가지 기능을 하나의 칩에서 해결 가능하게 하는 것이 미래의 AI 반도체다.

27일 관련 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 지난 14일 인천 연수구 송도컨벤시아에서 열린 '2022 국제 인공지능 회로 및 시스템 학술대회(AICAS2022)'에서 각자 업계 최초로 개발한 '프로세스 인 메모리(PIM)'를 시연했다. PIM은 메모리 내부에 연산이 가능한 AI 프로세서를 융합한 지능형 반도체로, 양사가 국내에서 함께 시연한 것은 이번이 처음이다.

삼성전자는 고대역폭메모리(HBM) 기반, SK하이닉스는 GDDR6 메모리를 바탕으로 PIM을 개발했다.

삼성전자는 지난해 2월 HBM에 연산 기능을 더한 'HBM-PIM'을 개발했다. HBM2 '아쿠아볼트'에 AI 엔진을 탑재했다. 기존 HBM2보다 성능이 2배 좋아진 반면에 전력 소비량은 70% 줄었다.

SK하이닉스도 PIM 제품으로 'GDDR6-AiM(Accelerator in Memory)'을 개발했다. 초당 16기가비트(Gbps)로 정보를 처리하는 GDDR6 메모리에 연산 기능을 입혔다. 정보 처리와 연산 기능에 맞게 설계한 칩으로 만든 특수목적 장치를 가속기(액셀러레이터)라고 부른다. GDDR6-AiM을 일반 D램 대신 CPU·GPU와 함께 쓰면 연산 속도가 16배까지 빨라진다. SK하이닉스는 AI 반도체 계열사인 사피온과 손잡고 GDDR6-AiM과 AI 반도체를 결합한 기술도 개발 중이다.

LG전자도 AI 반도체 시장에 뛰어들었다. LG전자는 독자 기술로 개발한 AI 반도체 칩을 올 하반기부터 가전 전반에 확대 적용키로 했다.

LG전자는 최근 AI 시스템온칩(SoC) 'LG 8111'과 마이크로컨트롤러유닛(MCU) 'LG8211'을 시연하고 제품 적용 로드맵을 공개했다. 제품 기능을 계속 업그레이드해주는 '업(UP) 가전' 라인에 AI 반도체를 적용, 고객경험을 대폭 확대한다는 전략이다. LG8111과 LG8211은 기존 TV에만 적용했던 AI 칩과 달리 로봇청소기, 세탁기, 냉장고 등에 활용할 수 있는 범용 칩이다. 설계와 개발 총괄은 최고기술책임자(CTO) 부문 산하 SIC센터가 담당했다. 대만 TSMC가 28나노 공정으로 양산한다.