인공지능과 메모리 융복합화 주도…차세대 메모리 생태계 확장
삼성전자는 24일 온라인으로 개최된 ‘Hot Chips’ 학회에서 지난 2월 업계 최초로 개발한 HBM-PIM뿐만 아니라 PIM(지능형 반도체) 기술을 적용한 다양한 제품군과 응용사례를 소개했다. Hot chips는 업계에서 가장 주목하는 차세대 반도체 기술이 공개되는 학회로 주요 반도체 업체 중심으로 1989년부터 매년 개최되고 있다.
삼성전자는 이날 학회에서 D램 모듈에 AI엔진을 탑재한 ‘AXDIMM’(Acceleration DIMM), 모바일 D램과 PIM을 결합한 ‘LPDDR5-PIM’ 기술, HBM-PIM의 실제 시스템 적용 사례를 각각 소개했다.
AXDIMM은 PIM 기술을 칩단위에서 모듈단위로 확장한 것으로 D램 모듈에 인공지능 엔진을 장착한 제품이다. D램 모듈 동작 단위인 각 Rank에 AI엔진을 탑재하고 병렬 처리를 극대화해 성능을 높이고 AI엔진을 통해 D램 모듈내부에서 연산이 가능해져 CPU와 D램 모듈 간 데이터 이동이 줄어들어 AI 가속기(인공지능을 실행하기 위한 전용 하드웨어) 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.
또 기존 D램 모듈에 탑재된 버퍼칩에 AI엔진을 탑재하는 방식으로 기존 시스템 변경 없이 적용이 가능하다. 현재 AXDIMM은 글로벌 고객사들의 서버 환경에서 성능 평가가 진행되고 있고 성능은 약 2배 향상, 시스템 에너지는 40% 이상 감소가 확인됐다.
PIM 기술이 모바일 D램과 결합할 경우 데이터센터와 연결 없이 휴대폰 독자적으로 AI 기능을 수행할 수 있는 On-Device AI(멀리 떨어진 클라우드 서버를 거치지 않고 스마트기기 자체적으로 정보를 수집하고 연산)의 성능과 에너지 문제를 효과적으로 해결할 수 있을 것으로 예상되며 시뮬레이션 결과 음성인식, 번역, 챗봇 등에서 2배 이상 성능 향상과 60% 이상 에너지 감소가 확인됐다.
또 삼성전자는 지난 2월 공개한 HBM-PIM을 실제 시스템에 탑재한 검증 결과도 Hot Chips 학회에서 발표했다. FPGA 개발 업체인 미국 자일링스(Xilinx)에서 이미 상용화 중인 AI 가속기 시스템에 HBM-PIM을 탑재했을 경우 기존 HBM2를 이용한 시스템 대비 성능은 약 2.5배 높아지고 시스템 에너지는 60% 이상 감소됨을 공개하며 참석자들로부터 큰 관심을 받았다.
삼성전자는 이와 같이 PIM이라는 혁신 기술을 D램 공정에 접목시켜 다양한 응용처에서 실제 성능과 에너지 효율이 대폭 향상됐음을 강조하며 PIM 기술이 빅데이터 시대의 새로운 메모리 패러다임이 될 것임을 강조했다.
김남승 삼성전자 메모리사업부 DRAM 개발실 전무는 “HBM-PIM은 업계 최초 인공지능 분야 맞춤형 메모리 솔루션으로 이미 고객사들의 AI 가속기에 탑재돼 평가되고 있어 상업적 성공의 가능성을 보였다”며 “향후 표준화 과정을 거쳐 차세대 슈퍼컴퓨터 및 인공지능용 HBM3, On-Device AI용 모바일 메모리 및 데이터센터용 D램 모듈로 확장할 예정”이라고 밝혔다.
이 밖에 삼성전자는 내년 상반기내 다양한 고객사들의 AI 가속기를 위한 PIM 기술 플랫폼의 표준화와 에코 시스템 구축을 완료해 인공지능 메모리 시장을 확대해 나갈 예정이다.
송철호 기자 song@hankooki.com