“인공지능 탑재한 차세대 반도체” 삼성전자 세계 최초 개발

삼성전자가 세계 최초로 개발한 HBM-PIM 칩. 기존 HBM2과 비교해 성능은 2배로 향상하면서 에너지 소모는 70% 이상 줄인인 게 특징이다. [사진 삼성전자]

삼성전자가 메모리 반도체와 인공지능(AI) 엔진을 결합한 차세대 메모리칩을 개발했다. 메모리 내부에 연산작업에 필요한 프로세서 기능을 더한 반도체다.

메모리에 AI엔진 탑재한 차세대 기술 #기존 대비해 성능 2배, 에너지 70% ↓ #“고객사와 협력해 PIM 생태계 확대”

삼성전자는 저장 기능을 가진 메모리 반도체와 AI 프로세서를 하나로 결합한 ‘HBM-PIM’ 제품을 세계 최초로 개발했다고 17일 밝혔다. PIM(Processing-in-Memory)은 메모리 내부에 연산 작업에 필요한 프로세서 기능을 더한 융합기술이다. 메모리 반도체는 정보 저장 기능을 하는데, 여기에 연산 기능(비메모리 반도체)이 합쳐진 ‘하이브리드 반도체’인 셈이다.

삼성전자 관계자는 “HBM-PIM 기술을 AI 시스템에 탑재하면 기존 HBM2 아쿠아볼트를 이용한 것보다 성능은 약 2배로 높아지고, 시스템 에너지는 70% 이상 줄일 수 있다”고 설명했다. HBM2 아쿠아볼트는 2018년 삼성전자가 양산한 고대역폭 메모리 반도체다. 기존 HBM 인터페이스를 지원해 하드웨어나 소프트웨어의 교체 없이도 HBM-PIM을 사용할 수 있는 것도 특징이다.

릭 스티븐스 미국 아르곤국립연구소 CELS연구실장은 HBM-PIM은 AI 응용을 위한 성능 및 에너지 효율 측면에서 놀라운 성과”라고 평가했다.

HBM-PIM은 메모리 내부의 각 뱅크(Bank·주기억 장치를 구성하는 최소 논리적 단위)에 AI 엔진을 장착하고 병렬 처리를 극대화해 성능을 높였다. 최근 AI의 응용 분야가 확대되면서 고성능 메모리 수요가 크게 늘었으나 기존의 메모리로는 ‘폰 노이만 구조’의 한계를 극복하기 어려웠다. 폰 노이만 구조에서는 중앙처리장치(CPU)가 메모리로부터 명령어를 불러오고 실행하며, 다시 저장하는 작업을 순차적으로 진행한다. 데이터가 많아질수록 속도가 지연된다. 삼성전자는 병렬 처리를 극대화해 이 문제를 극복했다.

박광일 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀장(전무)은 “HBM-PIM은 AI 가속기의 성능을 극대화할 수 있는 업계 최초의 AI 맞춤형 PIM 솔루션”이라며 “향후 고객사와 협력을 강화해 PIM 생태계를 구축하겠다”고 말했다.

삼성전자는 올 6월까지 고객사들의 AI 가속기에 HBM-PIM을 탑재해 성능 검증을 할 계획이다. 이 내용은 반도체 분야 세계적 학회인 국제고체회로학회(ISSCC)에서 논문으로 공개됐다.

최현주 기자 choi.hyunju@joongang.co.kr