반도체 융합 초격차, 삼성 AI메모리 늘린다

삼성전자가 인공지능(AI) 기술을 융합한 메모리반도체 제품군을 확대, 미세공정에 이은 또 한번의 초격차를 이끈다.

삼성전자는 24일 온라인으로 열린 '핫 칩스(Hot Chips)' 학회에서 AI엔진을 탑재한 다양한 제품군과 응용사례를 소개했다고 밝혔다. 이 학회는 업계에서 가장 주목하는 차세대 반도체 기술을 공개하는 행사로, 1989년부터 매년 개최되고 있다.

삼성전자는 이 행사에서 지난 2월 업계 최초로 개발한 HBM(고대역폭 메모리)-PIM(프로세싱 인 메모리)에 이어 D램 모듈에 AI 엔진을 탑재한 'AXDIMM(Acceleration DIMM)', 모바일 D램과 PIM을 결합한 'LPDDR5-PIM' 등의 실제 시스템 적용 사례를 각각 소개했다.

업계에서는 이 기술이 '폰 노이만 병목현상'을 극복하는데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 폰 노이만 병목현상이란 CPU(중앙처리장치)가 연산 처리한 데이터 양이 급증할 때 메모리로 이동하는 속도가 느려지는 것을 뜻한다.

삼성전자는 이를 극복하기 위해 D램 모듈 내부에 AI엔진을 탑재해 메모리 자체에서 일부 연산과 병렬처리를 가능하게 했다. 비유하면 AI 파출소를 만들어 간단한 연산은 CPU 경찰서를 굳이 가지 않아도 처리할 수 있도록 한 것이다.

삼성전자는 AXDIMM의 경우 글로벌 고객사들의 서버 환경에서의 성능 평가가 진행 중이며, 성능은 약 2배 향상되고 시스템 에너지도 40% 이상 감소하는 것을 확인했다고 전했다. 'LPDDR5-PIM' 역시 시뮬레이션 결과 음성인식과 번역, 챗봇 등에서 2배 이상의 성능 향상과 60% 이상 에너지 감소를 확인했다고 덧붙였다.

AXDIMM은 기존 D램 모듈에 탑재된 버퍼칩에 AI엔진을 탑재하는 방식으로 기존 시스템 변경 없이 적용할 수 있다.

삼성전자는 아울러 HBM-PIM의 실제 시스템 탑재 검증 결과도 공개했다. 미국 자일링스라는 업체가 이미 상용화 한 AI 가속기 시스템에 HBM-PIM을 탑재한 결과 기존 HBM2를 이용한 시스템보다 성능은 약 2.5배 높아지고, 시스템 에너지는 60% 이상 감소됨을 확인했다고 회사 측은 전했다.

삼성전자는 이 같이 AI를 적용한 PIM 기술이 빅데이터 시대의 새로운 메모리 패러다임이 될 것이라고 강조했다. 김남승 삼성전자 메모리사업부 D램 개발실 전무는 "향후 표준화 과정을 거쳐 차세대 슈퍼컴퓨터와 인공지능용 HBM3, 온-디바이스 AI용 모바일 메모리, 데이터센터용 D램 모듈로 확장할 예정"이라고 말했다.

한편 정보통신정책연구원에 따르면 전세계 AI 반도체 시장은 지난해 185억 달러에서 2030년 1179억 달러 규모로 성장할 전망이다.

박정일기자 comja77@