SK하이닉스 결국 해냈다..인텔 CPU 대체할 메모리 개발 [MK위클리반도체]
메타버스·자율주행 시대 앞당겨
삼성은 모바일에도 도입
상용화되면 AI 속도 2배 향상
[MK위클리반도체] 미래 컴퓨터에는 더 이상 인텔이 만든 CPU(중앙처리장치)가 필요 없게 될까요? CPU 같은 중앙처리장치가 아닌 메모리 반도체가 직접 생각하고 연산하는 시대가 열렸습니다. 폭증하는 데이터 처리를 위해 반도체 업계가 메모리에 직접 인공지능(AI) 연산장치를 이식하는 도전에 나선 것입니다. 국가로 비유하면 수도 중심의 중앙집권 방식에서 지방분권 형태로 진화하는 셈입니다. 업계는 이 같은 기술력을 바탕으로 2022년이 폰 노이만의 시대를 넘어 차세대 반도체 시대가 열리는 원년이 될 것으로 보고 있습니다. 연산 속도 향상에 퀀텀점프가 일어나면서 자율주행이나 메타버스와 같은 미래 산업 대중화에 가속도가 붙게 됐습니다. 물론 효율성 면에서 메모리 반도체가 CPU나 GPU(그래픽처리장치)를 전면적으로 대체하는 것은 쉽지 않을 것이나, 사물인터넷(loT)과 같은 비교적 데이터 교류가 단순한 분야들부터 충분히 대체 활용이 가능할 수 있다는 게 전문가들의 전망입니다.
SK하이닉스는 전통적인 반도체 개념을 극복, 메모리도 연산을 할 수 있는 차세대 스마트 메모리를 꾸준히 연구했고 결국 PIM 개발에 성공했습니다. SK하이닉스는 PIM 개발 성과를 이달 말 미국 샌프란시스코에서 열리는 반도체 분야 세계 최고 권위 학회 2022 국제 고체회로 학술회의(ISSCC)에서 공유할 계획입니다. 이 자리에서 SK하이닉스는 PIM이 연산과 저장을 모두 담당하는 '메모리 센트릭 컴퓨팅' 시대를 열 수 있다는 전망도 제시합니다.
SK하이닉스는 PIM이 적용된 첫 제품으로 'GDDR6-AiM' 샘플을 개발했습니다. 이 샘플은 초당 16기가비트(Gbps) 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6 메모리에 연산 기능이 더해진 제품입니다. SK하이닉스는 일반 D램 대신 이 제품을 CPU·GPU와 탑재하면 특정 연산의 속도가 최대 16배까지 빨라진다고 강조했습니다. 상용화되면 머신러닝과 고성능 컴퓨팅, 빅데이터의 연산·저장 등에 활용될 전망입니다. 특히 기존 제품 대비 에너지 소모가 80%가량 줄어들어 탄소 배출을 저감할 수 있다고 SK하이닉스는 설명했습니다. SK하이닉스는 최근 SK텔레콤에서 분사한 AI 반도체 기업인 사피온과 협력해나갈 예정입니다.
삼성전자에 따르면 HBM-PIM을 탑재할 경우 기존 HBM2를 이용한 시스템 대비 성능은 약 2.5배 높아지고 시스템 에너지는 60% 이상 감소합니다. 신제품을 설치하기 위해 별도로 기존 설비를 교체하거나 업그레이드할 필요도 없기 때문에 양산이 시작되면 빠르게 시장을 대체할 것으로 기대됩니다.
또 삼성전자는 고가 시장인 고대역폭 메모리를 넘어서 D램과 모바일 분야에까지 PIM 기술 도입을 확대하고 있습니다. PIM이 모바일 D램과 결합하면 클라우드 서버를 거치지 않고 휴대폰이 독자적으로 정보를 처리하는 온 디바이스 AI 성능이 크게 향상됩니다. 시범적용해 본 결과 음성 인식이나 번역, 챗봇 등 프로그램을 수행할 때 2배 이상 성능이 향상되고 60% 넘게 에너지가 감소되는 것으로 확인됐습니다. 삼성전자는 반도체 분야의 세계 최고 권위 학회인 ISSCC에서 논문을 공개한 뒤 국제표준협회와 함께 표준화 작업을 진행 중입니다. 이를 바탕으로 올해부터 SAP 등 고객사들과 협업해 시장 규모가 확보되면 바로 양산에 나선다는 목표입니다.
[오찬종 산업부 기자]
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