연산·메모리·데이터 하나로…AI반도체 신기술 개발

유회준 KAIST 교수 연구팀
'트리플 모드' 세계최초 성공
"초거대AI 폭발적 수요 기대"

국내 연구진이 저장장치인 D램 메모리 셀 안에 직접 인공지능(AI) 연산장치를 추가한 아날로그형 PIM(지능형 반도체) 기술을 국내 최초로 개발했다. 특히 하나의 메모리 셀에서 메모리, 연산기, 데이터 변환 기능을 지원하는 '트리플 모드 셀'을 세계 최초로 개발해 적용함으로써 효율성 차원에서 진보한 아날로그 PIM 기술을 선보였다는 평가다.

과학기술정보통신부는 14일 유회준 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 D램 메모리 셀 내부에 연산기를 집적해 AI 연산을 수행하는 PIM 반도체 '다이나플라지아(DynaPlasia)'를 개발했다고 밝혔다. '다이나플라지아'라는 명칭은 D램을 기반으로 필요에 따라 하드웨어 구조를 형성해 다양한 AI 모델을 처리한다는 의미를 담고 있다.

PIM 반도체는 하나의 칩 내부에 메모리와 프로세서 연산기를 집적해 데이터 병목 현상과 과다한 전력 소모 문제를 해결할 수 있어 초거대 AI 시대를 구현할 차세대 반도체로 꼽힌다.

기존에도 PIM 반도체가 개발되기는 했지만 연산기와 메모리를 묶어 놓은 것에 가까웠다면 이번에 개발된 다이나플라지아는 소자가 필요에 따라 연산 기능과 메모리 기능을 수행한다.

또 이번 연구에서 세계 최초로 개발된 '트리플 모드 셀'은 실제 인공지능 연산에 맞춰 하드웨어 구조가 만들어지는 것으로, 기존 아날로그형 PIM 반도체보다 2.5배, 기존 그래픽처리장치(GPU) 대비 7배 높은 효율성을 보였다. 유 교수는 "본격적인 상용화에 성공할 경우 최근 더욱 거대해지고 다양해지는 AI 모델에서도 높은 성능을 보일 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 과기정통부 'PIM인공지능반도체핵심기술개발' 사업을 통해 설립된 'PIM 반도체설계연구센터(PIM-HUB)'에서 진행했다. 지난달 미국 샌프란시스코에서 개최된 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표됐다. 'PIM-HUB'는 반도체 대기업과 산학연 협력을 강화하기 위해 지난해 6월 개소했다.

[강민호 기자]