안녕하세요. 발산동입니다.
3일 전, 2월 17일에 삼성전자가 세계 최초로 데이터 저장과 연산을 동시에 처리할 수
있는 지능형 메모리 반도체 개발에 성공했다는 뉴스가 나왔습니다.
지금까지 사용되는 메모리는 단순히 데이터를 저장하는 것만 가능했는데,
삼성전자가 메모리에 연산이 가능한 프로세싱 기능을 추가해서 연산까지
가능해지게 된 것입니다.
정확한 비유는 아니지만, 컴퓨터의 구조로 봤을 때 CPU가 하는 일의 일부를
RAM도 할수있게 된 것이라고 볼 수 있습니다.
이번 포스팅에서는 삼성전자가 지능형 메모리 개발에 성공한 것이 반도체 산업에
어떤 영향을 줄 것인지, 얼마나 대단한 일인지 알아보도록 하겠습니다.
오늘은 메모리에 대한 얘기다보니, 어쩔 수 없이 컴퓨터의 동작 원리에 대한 설명이 있습니다.
대학교 다닐때 생각이 새록새록 나서 저는 반갑지만, 읽는 분들에게도 어렵게 다가가지 않았으면 좋겠네요.
반도체의 구분
지능형 메모리를 알아보기 전에, 먼저 알아야 할 것이 바로 반도체의 종류입니다.
반도체는 크게 저장 기능의 메모리 반도체와 연산 기능의 시스템 반도체로 구분됩니다.
일상에서 쓰이는 컴퓨터 부품으로 설명을 해보면, 인텔과 AMD에서 생산하는 CPU가 시스템 반도체이고
삼성전자와 SK하이닉스에서 생산하는 RAM이 메모리 반도체입니다.
컴퓨터는 기본적으로 사용자의 요청을 처리하기 위해 RAM과 CPU의 통신,
즉 RAM에 저장된 명령을 CPU가 가져와서 연산하는 과정을 수행합니다.
이렇게 구성이 된 것은 지금의 컴퓨터 구조를 설계한 폰 노이만의 이름을 따서
폰 노이만 구조 로 불리고 있고 폰 노이만은 이 구조를 사람에서 본떠서 만들었다고 전해집니다.
반도체의 병목현상
이렇게 CPU가 메모리에서 명령어를 가져와서 처리하는 폰 노이만 구조에는 문제점이 있습니다.
바로 연산 장치와 저장 장치간의 의존도가 너무 높다는 것입니다.
요청이 너무 쌓여, CPU가 수행하려는 작업을 메모리가 너무 늦게 찾는다면
CPU의 유휴 시간이 발생하여 효율이 떨어지게 됩니다.
이것이 문제가 되는 이유는 무엇일까요?
인공지능과 빅데이터와 같은 분야에서는 기하급수적으로 늘어난 데이터를 학습, 분석합니다.
여기서 발생하는 연산(학습, 분석)이 느린 저장 장치로 인해 병목현상이 발생한다면
이는 곧 연구시간 증가에 따른 비용 증가와 직결된다고 볼 수 있습니다.
이러한 문제는 데이터가 갈수록 늘어나고 있는 상황에서는 더욱 커질 수밖에 없습니다.
AI 반도체
이러한 문제점이 갈수록 부각되고 있는 가운데, 삼성전자가 이번에 AI 반도체라 불리는
AI반도체 개발에 성공한 것입니다.
왜 AI 반도체일까요?
서론에서 언급한 것 처럼, 메모리 반도체에 시스템 반도체의 연산 기능을 하게 하는
기술을 개발하여, 일부 요청을 메모리 반도체 스스로 처리할 수 있게 했기 때문입니다.
이렇게 메모리가 스스로 처리를 하게 되면, 연산을 하기위해 CPU와 통신하는 데이터의 양도
확실하게 줄어들 것이고, 그렇다면 앞서 문제라고 말씀드린 병목현상도 줄일 수 있을 것입니다.
정확한 명칭은 HBM-PIM 반도체입니다.
HBM은 High Bandwidth Memory, 고대역폭 메모리를 의미하고
PIM은 Processing in Memory, 메모리 내 연산을 의미합니다.
고대역폭이 가진 의미는 한 번에 CPU와 통신 가능한 단위가 크다 정도로 이해하면 될 것 같습니다.
개선점과 수요
기사에 따르면, 기존 AI가속기(인공지능 학습만을 위한 컴퓨터)에
HBM-PIM 기술이 적용된 메모리를 사용했을 때,
성능: 2배 향상, 전력 소비: 70% 이상 감소의 효과가 있다고 합니다.
수요를 예측해보면, 아직 일반인들은 저런 병목현상이
발생할 만큼의 많은 데이터를 다루고 있지 않습니다.
따라서 데이터센터, AI가속기, 서버, 슈퍼컴퓨터 등 데이터를
많이 처리하는 곳에서 사용될 것 같습니다.
글로벌 인공지능 반도체 시장의 규모는 높은 기울기로 성장하고 있습니다.
이런 시장에서 삼성전자가 세계 최초로 신기술 개발에 성공한 것은 매우 고무적인 일입니다.
요즘 반도체 슈퍼사이클이라고 하면서 차량용 반도체와 관련된 기사만 계속 나오는데,
이러한 AI 반도체 시장도 삼성전자가 먼저 점유해서 슈퍼사이클을 이어가줬으면 좋겠습니다.
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