D램을 AI반도체로..챗GPT가 연 AI·데이터 시대 주도할 '핵심열쇠' 찾았다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 챗GPT 등 초거대 인공지능이 문을 연 데이터 시대를 우리나라 기업이 주도하도록 만들기 위한 ‘핵심 열쇠’를 찾았다.

점점 처리해야 할 데이터량이 늘어나면서 데이터센터의 전력 소모는 줄이고, 복잡한 데이터를 처리가 필요해졌다. 이에 미국, 중국 등 주요 강국들이 인공지능 반도체에 관심과 투자를 확대하는 가운데 우리나라 수출 주력 상품 중 하나인 메모리 반도체를 AI반도체로 써서 관련 기술개발을 주도할 가능성을 보여줬다.

DynaPlasia 데모.(사진=과학기술정보통신부)

유회준 KAIST 교수는 14일 과기정통부 브리핑실에서 DRAM 메모리 셀 속에 연산기를 넣어 인공지능 연산을 하는 ‘PIM반도체’인 다이나플라지아 개발 성과를 소개했다. PIM반도체(Processing-In-Memory)는 하나의 칩 속에 메모리, 프로세서, 연산기를 합친 차세대 반도체를 뜻한다.

기존에도 PIM 반도체가 개발됐지만 대부분 셀 하나에 8개 이상의 트랜지스터가 필요한 SRAM(정적램) 방식이거나 DRAM에 기반해도 연산기를 메모리 셀의 외부에 가까이 배치하는 방식이었는데 트랜지스터 3개만 써서 셀을 구성했다. 이를 통해 메모리, 프로세서, 연산기를 필요에 따라 변환해 쓸 수 있게 만들었다.

특히 이번 기술은 삼성전자, 하이닉스 등 국내 기업이 강점을 지닌 DRAM 메모리를 이용했다는 점에서 의미가 있다. 실제 실험 결과, 디지털 DRAM PIM 방식 대비 15배 많은 데이터를 처리해냈다. 기존 아날로그형 PIM 반도체 대비 2.5배 가량 효율성도 높게 나타났다.

연구팀은 삼성전자의 반도체 제작 공정을 이용했고, 삼성전자와 관련 과제들을 함께 하면서 상용화를 추진하고 있다. 앞으로 대면적화를 비롯해 인터페이스 회로(회로 간 연결 회로) 집적화도 할 계획이다.

유회준 교수는 “PIM 반도체는 미국, 중국이 대만 TSMC와 협력해 연구를 본격화할 정도로 관심이 뜨겁다”며 “이번 기술 개발과정에서 삼성전자의 반도체 제작 공정을 활용했으며, 트리플 모드(세가지 방식) 구현이 가능한 다이나플라지아의 완성도를 높여나갈 계획”이라고 했다.

정부 차원에서도 반도체 기술이 중요한 만큼 관련 기술 개발을 지원할 계획이다. 전영수 과기정통부 정보통신산업정책관은 “PIM반도체 기술은 메모리 반도체 기술에 강점을 보유한 우리나라가 앞서나갈 수 있는 잠재력이 높은 분야”라며 “글로벌 최고 수준의 초고속·저전력 인공지능 반도체를 개발하도록 하드웨어 뿐 아니라 국산 인공지능 반도체를 데이터센터에 적용하기 위해 필요한 소프트웨어, 클라우드 관련 기술 개발을 지원하겠다”고 했다.

유회준 KAIST 전기전자공학부 교수가 14일 오후 세종특별자치시 세종파이낸스센터 과기정통부 기자실에서 ‘PIM(Processing-In-Memory)’ 반도체 기술 개발 관련 브리핑을 하고 있다.(사진=KAIST)