연산하는 메모리 띄운 삼성, 발열 잡은 HBM 꺼낸 하닉
삼성전자는 25일(현지시간) 미국 스탠퍼드대에서 열린 글로벌 반도체 학술대회 ‘핫칩스 2026’에서 저전력메모리(LPDDR)를 기반으로 개발한 PIM 상용화 제품 ‘LPDDR5X-PIM’의 세부 사양을 처음 공개했다.
보통 메모리 반도체는 저장된 데이터를 중앙처리장치(CPU)나 그래픽처리장치(GPU) 등 프로세서로 이동시켜 처리한 뒤 결과값을 메모리로 다시 받아온다. 이 과정에서 병목 현상이 발생하면 데이터 처리 시간이 길어지고 전력 소모량도 커진다.
하지만 PIM는 내부에 장착된 연산 장치에서 간단한 연산을 직접 처리할 수 있다.
메모리와 프로세서 간 데이터 전송을 최소화해 발열·전력 소모량이 줄고 데이터 처리 효율을 높일 수 있다.
삼성전자에 따르면 스마트폰·태블릿PC 등 AI를 탑재한 온디바이스 기기에 PIM을 적용할 경우 기존 저전력메모리와 비교해 처리 속도는 2배 빨라지고, 데이터 처리량은 3배 늘어난다.
SK하이닉스의 경우 패키징 기술로 기존 HBM을 더욱 고도화하는 방법을 택했다. SK하이닉스는 이번 대회에서 발열 문제를 해결하는 차세대 기술로 ‘하이브리드 본딩’과 ‘iHBM’을 제시했다.
현재 HBM은 메모리를 최대 16층으로 쌓아올리고 있는데, 이를 20층까지 높이려면 발열량을 줄이는 게 관건이다. 하이브리드 본딩은 칩 연결기술로, 기존의 미세한 공간을 없애 밀도를 높여 발열을 줄일 수 있다는 설명이다. SK하이닉스에 따르면 하이브리드 본딩 기술을 통해 칩 한 장의 두께는 기존보다 24% 늘리고 열 저항은 35% 낮출 수 있다.
또 다른 기술 iHBM은 HBM 내부에서 열이 많이 몰리는 지점에 열이 빠져나갈 수 있는 전용 통로를 만들어주는 원리다.
SK하이닉스는 iHBM을 통해 HBM의 열 저항을 기존보다 30% 이상 낮출 수 있다고 설명했다.
전문가들은 차세대 메모리 기술이 HBM을 대체하기보다는 보완하는 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 성능이 뛰어나지만 값이 비싸고 전력을 많이 쓰는 HBM은 데이터센터용으로 계속 활용되고, 이를 보완하는 추론용 메모리가 특화할 것이라는 전망이다.
앞서 마이크론과 반도체 팹리스 프라임마스는 이달 초 HBM의 대체 기술로 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL)를 제시했다. CPU가 서버 바깥에 있는 D램을 활용할 수 있도록 개발한 일종의 외장 메모리다.
김용석 가천대 반도체대학 석좌 교수는 “국내 반도체 업계가 HBM 시장을 선점했지만, 창신메모리(CXMT) 등 중국 반도체 기업이 무섭게 성장하고 있다”며 “현재의 AI 반도체 점유율을 유지하기 위해 PIM, CXL 등 차세대 AI 메모리 기술 개발에도 속도를 내야 한다”고 말했다.
김경미([email protected])