[방송기술저널 백선하 기자] PIM 반도체(Processing-In-Memory Semiconductor)는 하나의 칩 내부에 메모리와 프로세서 연산기를 집적한 AI 반도체를 의미한다.
메모리와 프로세서가 분리된 기존 컴퓨팅 구조 즉 폰 노이만 구조에서는 메모리와 연산장치 간 전송되는 데이터가 많아지면 작업 처리가 지연됐다.
그러나 PIM 반도체는 메모리 영역에서 데이터 연산을 동시에 할 수 있어 처리 속도를 높이고 전력 소모량도 30배 이상 아낄 수 있다. 반도체가 자체적으로 데이터 연산과 저장을 동시에 진행해 데이터 이동을 최소화하고 전력 효율성을 극한으로 끌어올리는 구조다.
챗GPT와 같은 생성형 AI 모델이 고도화되면서 데이터 처리량이 폭증하고 있는데 이 때문에 에너지 효율이 화두로 떠오르고 있다. 이 과정에서 PIM 반도체는 우리나라의 새로운 먹거리 중 하나로 꼽히고 있다.
우리나라에서는 과학기술정보통신부와 한국과학기술원(KAIST)이 트리플 모드 셀 기반 PIM을 개발했다. 하나의 반도체 셀 내에 메모리 저장 장치 위주로만 구성되던 셀 내부에 연산장치를 추가했다. 메모리와 연산기, 데이터변환기가 동적으로 변환되며 작동하는 게 특징이다.
또한 삼성전자와 SK하이닉스는 PIM 기술 표준화와 상용화에서 가장 앞선 공정 인프라와 기업 생태계를 갖추고 있다. 특히 삼성전자는 지난 2021년 세계 최초로 HBM에 PIM 기술을 결합한 HBM-PIM을 개발했고, 이후 AI 엔진을 탑재한 모듈형 제품 ‘AXDIMM’, 이를 모바일용으로 확장한 ‘LPDDR-PIM’ 등을 선보였다. SK하이닉스도 자체 PIM 제품 액셀러레이터인메모리(AiM)를 개발했다.
참고문헌
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