자체 연산 가능한 PIM 기술 적용 메모리 반도체 개발 성공
미국 자일링스 등과 협력…HBM-PIM 성능 입증
(서울=연합뉴스) 서미숙 기자 = 삼성전자[005930]가 글로벌 기업들과 손잡고 인공지능(AI) 엔진을 탑재한 메모리 반도체 제품군을 대폭 확대한다.
메모리와 시스템 반도체의 융복합화를 주도해 차세대 메모리 반도체 생태계를 확대하며 '메모리 초격차'를 이어간다는 방침이다.
삼성전자는 24일 온라인으로 개최된 'Hot Chips' 학회에서 PIM(Processing-in-Memory)기술을 D램 메모리 공정 등에 적용한 다양한 제품군과 응용사례를 소개했다.
PIM은 메모리 내부에 연산 작업에 필요한 시스템 반도체의 프로세서 기능을 이식한 차세대 신개념 융합기술이다.
삼성전자는 지난 2월 PIM 기술을 활용해 슈퍼컴퓨터(HPC)와 AI 등 초고속 데이터 분석에 활용되는 HBM2(High Bandwidth Memory) 아쿠아볼트(Aquabolt)에 인공지능 엔진을 탑재한 'HBM-PIM'을 세계 최초로 개발한 바 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 모듈의 동작 단위인 각 랭크(Rank)에 AI엔진을 탑재하고 병렬 처리를 극대화해 성능을 높였다.
또 AI엔진으로 D램 모듈내부에서 연산이 가능해 중앙처리장치(CPU)와 D램 모듈간의 데이터 이동이 줄어듦에 따라 AI 가속기 시스템의 에너지 효율을 높일 수 있다.
삼성전자의 AXDIMM은 현재 글로벌 고객사들의 서버 환경에서 성능 평가가 진행되고 있다.
삼성전자 관계자는 "테스트 결과 일반 모듈 사용 대비 성능은 약 2배 향상되고, 시스템 에너지는 40% 이상 감소했다"고 말했다.
LPDDR5-PIM 기술은 모바일 분야로 PIM 기술을 확대 적용한 것이다.
삼성전자는 PIM 기술이 모바일 D램과 결합할 경우 데이터센터와 연결 없이 휴대폰 독자적으로 AI 기능을 수행할 수 있는 '온 디바이스(On-Device) AI' 성능과 에너지 문제를 효과적으로 해결할 수 있을 것으로 보고 있다.
실제 시뮬레이션 결과 음성인식·번역·챗봇 등에서 2배 이상의 성능 향상과 60% 이상의 에너지 감소가 확인됐다.
삼성전자는 지난 2월 공개한 HBM-PIM을 실제 시스템에 탑재한 검증 결과도 발표했다.
미국 자일링스(Xilinx)에서 이미 상용화 중인 AI 가속기 시스템에 HBM-PIM을 탑재할 경우 기존 HBM2 이용 대비 시스템 성능이 2.5배가량 높아지고, 시스템 에너지는 60% 이상 감소됨을 입증했다.
삼성전자와 자일링스는 HBM-PIM의 성능과 에너지 효율 향상을 위한 시스템 평가를 위해 상호 협력하고 있다.
삼성전자 메모리사업부 D램 개발실 김남승 전무는 "HBM-PIM은 업계 최초의 인공지능 분야의 맞춤형 메모리 솔루션으로 고객사들의 AI 가속기에 탑재돼 상업적 성공의 가능성을 인정받았다"며 "향후 표준화 과정을 거쳐 차세대 슈퍼컴퓨터와 인공지능용 HBM3, 데이터센터용 D램 모듈 등으로 확장할 예정"이라고 말했다.
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