SK하이닉스, 차세대 지능형 메모리반도체 PIM 개발

메모리 반도체와 연산 기능 한 곳에 합쳐 데이터 처리 속도 극대화
저전압 작동, 에너지 효율 증대로 탄소 배출 저감 등 ESG 성과도 기대
사피온(SAPEON)과 협력해 AI 반도체와 결합한 기술도 선보일 계획

SK하이닉스가 연산 기능을 갖춘 차세대 메모리반도체인 PIM*(Processing-In-Memory)을개발했다고 16일 밝혔다.
* PIM: 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 인공지능(AI)과 빅 데이터 처리 분야에서 데이터 이동 정체 문제를 풀어낼 수 있는 차세대 기술
그동안 메모리 반도체는 데이터 저장 역할을 맡고, 사람의 뇌와 같은 기능인 연산(Processing) 기능은 비메모리반도체인 CPU나 GPU가 담당한다는 것이 일반적인 인식이었다. SK하이닉스는 이런 관념을 깨고 연산도 할 수 있는 ‘차세대 스마트 메모리’를 꾸준히 연구해왔고, 이번에 첫 결과물을 선보이게 됐다.
SK하이닉스는 이달 말 미국 샌프란시스코에서 열리는 반도체 분야 세계 최고 권위 학회인 ‘2022 ISSCC*’에서 PIM 개발 성과를 공개할 예정이다. 향후 이 기술이 진화하면 스마트폰 등 ICT 기기에서 메모리반도체가 중심적인 역할을 하는 ‘메모리 센트릭(Memory Centric)  컴퓨팅’도 가능해질 것으로 회사는 기대하고 있다.
* ISSCC: 국제 고체 회로 학술회의(International Solid-State Circuits Conference). 올해는 2월 20~24일 원격 회의(Virtual Conference)로 열리며, 주제는 ‘지속 가능한 세상을 위한 지능형 실리콘(Intelligent Silicon for a Sustainable World)’임
이와 함께 SK하이닉스는 PIM이 적용된 첫 제품으로 ‘GDDR6-AiM(Accelerator* in Memory)’ 샘플을 개발했다. 초당 16기가비트(Gbps) 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6* 메모리에 연산 기능이 더해진 제품이다. 일반 D램 대신 이 제품을 CPU/GPU와 함께 탑재하면 특정 연산의 속도는 최대 16배까지 빨라진다. 앞으로 GDDR6-AiM은 머신러닝(Machine Learning), 고성능 컴퓨팅, 빅 데이터의 연산과 저장 등에 활용될 전망이다.
* Accelerator(가속기): 각종 정보 처리와 연산에 특화 설계한 칩(Chip)을 사용해 만든 특수 목적의 하드웨어(Hardware) 장치를 통칭
* GDDR(Graphics DDR): 국제반도체표준화기구(JEDEC)에서 규정한 그래픽 D램의 표준 규격 명칭. 그래픽을 빠르게 처리하는데 특화한 규격으로, 3-5-5X-6로 세대가 바뀜. 최근에는 그래픽을 넘어 AI, 빅데이터 분야에서도 가장 대중적인 메모리로 주목 받고 있음
특히, 이 제품은 GDDR6의 기존 동작 전압인 1.35V보다 낮은 1.25V에서 구동된다. 또, 자체 연산을 하는 PIM이 CPU/GPU로의 데이터 이동을 줄여 CPU/GPU에서 소모되는 전력을 줄여준다. 그 결과, 기존 제품 대비 에너지 소모는 80%  가량 줄어든다. 이를 통해 제품이 들어가는 기기의 탄소 배출을 저감함으로써 ESG 경영 측면에서도 성과를 거둘 수 있다고 회사는 보고 있다.
한편, SK하이닉스는 최근 SK텔레콤에서 분사한 AI 반도체 기업인 사피온(SAPEON)과 협력해 GDDR6-AiM과 AI 반도체를 결합한 기술도 선보일 계획이다. 사피온 류수정 대표는 “인공 신경망 데이터 활용이 최근 급속도로 늘어나, 이러한 연산 특성에 최적화한 컴퓨팅 기술이 요구된다”며, “양사의 기술을 융합해 데이터 연산, 비용, 에너지 사용 측면에서 효율성을 극대화할 것”이라고 밝혔다.
SK하이닉스 안현 부사장(Solution개발 담당)은 “SK하이닉스는 자체 연산 기능을 갖춘 PIM 기반의 GDDR6-AiM을 활용해 새로운 메모리 솔루션 생태계를 구축할 것”이라며, “앞으로도 회사는 사업모델과 기술개발 방향성을 지속적으로 진화시켜 나가기 위해 노력하겠다”고 말했다.