［뉴시안= 조현선 기자］삼성전자가 세계 최초로 메모리 반도체와 인공지능(AI) 프로세서를 한 데로 모은 'HBM-PIM(Processing-in-Memory)'을 개발했다고 17일 밝혔다.

PIM은 메모리 내부에 연산 작업에 필요한 프로세서 기능을 더한 차세대 신개념 융합 기술이다.

삼성전자는 PIM 기술을 활용해 슈퍼컴퓨터(HPC)와 인공지능 등 초고속 데이터 분석에 활용되는 자체 2세대 고대역폭 메모리 반도체 HBM2 Aquabolt(High Bandwidth Memory)에 인공지능 엔진을 탑재한 HBM-PIM을 개발했다. 

인공지능 시스템에 해당 제품을 탑재할 경우 기존 HBM2 대비 시스템 성능은 약 2배 높아지고 시스템 에너지는 70% 이상 줄일 수 있다.

또 기존 HBM 인터페이스를 그대로 지원해 HBM 이용 고객들은 하드웨어나 소프트웨어 변경 없이 HBM-PIM을 통해 강력한 AI 가속기(실행을 위한 전용 하드웨어) 시스템을 구축할 수 있게 됐다.

4차 산업혁명시대의 도래로 인공지능 응용 영역이 확대되고, 기술 고도화에 따라 고성능 메모리 수요가 지속적으로 확대돼 왔다. 그러나 기존의 메모리로는 폰 노이만 구조의 한계를 극복하기 어려웠다.

'폰 노이만' 구조란 오늘날 대부분의 컴퓨터에서 사용하는 방식이다. CPU가 메모리로부터 명령어를 불러오고 실행하며, 그 결과를 다시 기억 장치에 저장하는 작업을 순차적으로 진행한다. 이 과정에서 CPU와 메모리간 주고받는 메모리가 늘면 작업 처리가 지연되는 현상이 생긴다.

이를 극복하기 위해 메모리 내부의 각 뱅크에 인공지능 엔진을 장착하고 병렬처리를 극대화해 성능을 높였다. 또한 HBM-PIM은 메모리 내에서 연산 처리가 가능해 CPU와 메모리간 데이터 이동이 줄어들어 AI 가속기 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.

삼성전자는 이런 혁신 기술을 D램 공정에 접목시켜 HBM-PIM 제품화에 성공했다. 최근 반도체 분야 세계 최고권위 학회인 ISSCC에서 논문을 공개하기도 했다.

이르면 올해 상반기 고객사들의 AI 가속기에 HBM-PIM을 탑재해 테스트 검증을 완료하고, 향후 PIM 플랫폼의 표준화 및 에코 시스템 구축을 위해 고객사와의 협력을 강화해 나갈 방침이다.

박광일 삼성전자 메모리 사업부 상품기획팀장(전무)는 "HBM-PIM은 AI 가속기의 성능을 극대화 시킬 수 있는 업계최초의 인공지능 맞춤형 PIM 솔루션으로 삼성전자는 고객사들과 지속적으로 협력을 강화해 PIM 에코 시스템을 구축해 나갈 것"이라고 말했다.