삼성·SK하이닉스, 저장·연산 동시 처리 PIM 앞다퉈 선보여

IEEE 학술대회에서...차세대 지능형 메모리 반도체 경쟁 후끈

삼성전자와 SK하이닉스가 정보 저장과 연산을 칩 하나로 할 수 있는 지능형 메모리 반도체를 앞다퉈 선보였다. 

일반적으로 메모리 반도체가 정보를 저장하고, 사람 뇌처럼 연산하는 기능은 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU) 같은 비메모리 반도체가 맡는다.

삼성전자와 SK하이닉스는 14일 전기전자기술자협회(IEEE)가 인천 송도컨벤시아에서 개최한 '인공지능회로·시스템학술대회(AICAS)'에 차세대 반도체 ‘프로세싱 인 메모리(PIM·Processing In Memory)’를 들고 나왔다. PIM은 메모리 반도체에 연산 작업을 할 수 있는 인공지능(AI) 프로세서를 더한 제품이다.

14일 인천 송도컨벤시아에서 열린 인공지능회로·시스템학술대회(AICAS)에 삼성전자가 선보인 차세대 반도체 ‘프로세싱 인 메모리(PIM·Processing In Memory)’(사진=유혜진 기자)

삼성전자는 지난해 2월 고대역폭 메모리(HBM)에 연산 기능을 더한 ‘HBM-PIM’을 개발했다. HBM2 ‘아쿠아볼트’에 인공지능 엔진을 탑재했다. 기존 HBM2보다 성능이 2배 좋아진 반면에 전력 소비량은 70% 줄었다고 삼성전자는 소개했다. HBM2 아쿠아볼트는 2018년 1월 삼성전자가 양산한 2세대 고대역폭 메모리 반도체다. 슈퍼컴퓨터로 불리는 고성능컴퓨터(HPC)와 AI로 매우 빠르게 정보를 다룬다.

14일 인천 송도컨벤시아에서 열린 인공지능회로·시스템학술대회(AICAS)에선보인 차세대 반도체 ‘프로세싱 인 메모리(PIM·Processing In Memory)’. 오른쪽은 이 제품을 쓸 때와 쓰지 않을 때 성능을 비교한 화면(사진=유혜진 기자)

삼성전자 관계자는 “기술이 발달하고 인공지능을 응용하는 영역이 늘면서 고성능 메모리 반도체를 원하는 요구가 커졌다”고 말했다. 이 관계자는 “CPU가 메모리 반도체로부터 명령어를 불러오고 실행하고 그 결과를 다시 기억장치에 저장하면서 주고받는 정보가 많아지면 더디게 작업해야 했다”며 “이런 한계를 뛰어넘으려고 HBM-PIM을 연구했다”고 설명했다.

14일 인천 송도컨벤시아에서 열린 인공지능회로·시스템학술대회(AICAS)에 SK하이닉스가 선보인 차세대 반도체 ‘프로세싱 인 메모리(PIM·Processing In Memory)’(사진=유혜진 기자)

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 특수 목적 장치를 가속기(Accelerator)라고 부른다. 국제반도체표준화기구(JEDEC)는 그래픽을 빠르게 처리하는 데 특화한 D램 표준 규격으로 GDDR(Graphics DDR)을 규정했다. 3·5·5X·6로 세대가 바뀌었다. SK하이닉스는 GDDR6-AiM을 일반 D램 대신 CPU·GPU와 함께 쓰면 연산 속도가 16배까지 빨라진다고 설명했다. SK하이닉스는 SK텔레콤에서 떨어져 나온 AI 반도체 회사 사피온과 손잡고 GDDR6-AiM과 AI 반도체를 결합한 기술도 내놓기로 했다.

14일 인천 송도컨벤시아에서 열린 인공지능회로·시스템학술대회(AICAS)에 SK하이닉스가 선보인 차세대 반도체 ‘프로세싱 인 메모리(PIM·Processing In Memory)’를 장착한 컴퓨터. 파란 기판 위 좌우 네모난 회색 칩 2개가 PIM(사진=유혜진 기자)

PIM이 스스로 연산하면 작업속도가 빨라져 전력 소모가 적다. GDDR6-AiM은 GDDR6의 기존 동작 전압인 1.35V보다 낮은 1.25V에서 구동된다. 전력 소모량은 80% 적다. SK하이닉스 관계자는 “전력을 아끼면 기기에서 뿜는 탄소가 줄어든다”며 “환경에도 이롭다”고 강조했다.