차세대 반도체 3대장

생성형 인공지능(AI)을 비롯한 머신러닝·빅데이터 열풍으로

 

관련 반도체 시장이 점점 더 확대되고 있습니다.

 

특히 HBM(고대역폭 메모리), CXL(컴퓨트 익스프레스 링크), PIM(프로세싱 인 메모리)과

 

같은 '차세대 반도체 3대장'이 많은 관심을 받고 있습니다.

 

업계는 혁신적인 제품 개발을 통해 반도체 불황을 극복하고

 

'업 턴(상승 국면)'에 대비하고 있습니다.

 

 

차세대 반도체 3대장

HBM, CXL, PIM

 

업계는 최근 인텔이 5세대 제온 스케일러블 프로세서를 출시한 것에 주목하고 있습니다.

 

이 제품은 CXL을 통한 메모리 확장을 지원하므로,

 

많은 기업들이 내년에 시장이 열릴 것으로 기대하고 있습니다.

 

특히 AI와 같은 미래 산업에서는 거의 무한한 양의 데이터 처리가 필요합니다.

 

기존의 방식으로는 계속해서 증가하는 데이터를 처리하는 데 한계가 있기 때문에,

 

업계는 데이터 처리 속도를 높이거나 통신을 활성화하는 등의

 

방법을 통해 한계를 극복하려고 노력하고 있습니다.

 

이러한 노력은 계속해서 진행되고 있습니다.

 

1. 맏형격인 HBM

맏형격인 HBM은 현장에 속속 투입되며 AI 반도체 시장 성장을 이끌고 있다.

 

TSV(실리콘관통전극)로 D램 칩을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 높인 고성능 메모리다.

 

이는 주로 AI 연산을 위한 그래픽처리장치(GPU) 등에 탑재된다.

 

최근엔 엔비디아·AMD 등 AI용 GPU 제조사가 HBM 주문을

 

늘리며 시장 주도권 다툼이 치열하다.

 

HBM은 최첨단 기술로, 데이터 처리 속도를 향상시키는 데 큰 역할을 합니다.

 

특히 AI 연산을 위한 그래픽처리장치에 사용되어 AI 반도체

 

시장의 성장을 주도하고 있습니다.

 

TSV를 이용하여 D램 칩을 수직으로 쌓는 구조로 설계되어

 

있어서 고성능 메모리로 알려져 있습니다.

 

엔비디아·AMD 등 주요 AI용 GPU 제조사들이 HBM 주문을 계속해서

 

늘리고 있어 시장 경쟁이 치열하게 이루어지고 있습니다.

 

2. 최근 주목받고 있는 CXL

최근 주목받고 있는 CXL은 고성능 연산이 필요한 애플리케이션에서

 

서로 다른 기종의 제품을 효율적으로 통신·연결할 수 있는 차세대 인터페이스다.

 

이러한 CXL은 중앙처리장치(CPU) 1개당 사용할 수 있는 D램 모듈이

 

제한되어 있는 상황에서 데이터 처리량을 늘리기 위해 CPU를

 

추가해야 하는 문제를 해결할 수 있는 솔루션입니다.

 

CXL을 활용하면 이들 인터페이스를 하나로 통합하여 장치 간

 

직접 통신이 가능하게 하고 메모리를 공유할 수 있게 됩니다.

 

삼성전자와 SK하이닉스는 2019년 CXL 컨소시엄 발족 초기부터 협력하며,

 

데이터센터, 서버, 칩셋 업체와의 협업을 진행하고 있습니다.

 

삼성전자는 지난 5월 업계에서 최초로 CXL 2.0을 지원하는 128기가바이트(GB)

 

CXL 2.0 D램을 개발했으며, 조만간 양산에도 들어갈 예정입니다.

 

SK하이닉스는 지난 10월 CXL을 기반으로 한 연산 기능을 통합한

 

메모리 솔루션인 CMS(Computational Memory Solution) 2.0을 공개했고,

 

내년 하반기에는 DDR5 기반의 96GB 및 128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품도 상용화할 계획입니다.

 

3. 차세대 기술 PIM

PIM은 기존 D램과는 달리 데이터 저장 역할만 하는 것이 아니라

 

비메모리 반도체인 CPU나 GPU와 같은 연산도 수행할 수 있는 차세대 기술입니다.

 

이러한 기술은 하나의 칩에서 연산과 메모리 기능을 동시에 수행할 수 있어

 

데이터 병목 현상과 전력 소모 문제를 해결할 수 있다는 특징을 가지고 있습니다.

 

다만, PIM을 채택하기 위해서는 이를 지원하는 별도의 프로그램을 개발하고 적용해야 하므로,

 

업계에서는 상용화까지 시간이 걸릴 것으로 예상하고 있습니다.

 

과학기술정보통신부는 2030년까지 8262억원을 투자하여 PIM 등의 초격차 기술 확보에 나섰습니다.

 

시장조사업체인 가트너에 따르면, AI 반도체의 매출은 올해 534억 달러에서

 

2027년까지 1194억 달러로 성장할 것으로 예상되고 있습니다.

 

업계 관계자들은 "HBM은 시장이 열리고 있고, CXL·PIM은 상용화까지

 

바로 이루어지지는 않을 것 같으며, 시장 상황을 더욱 주시해야 할 것"이라고 말했습니다.

 

이러한 내용을 고려하여 앞으로의 흐름을 예측할 수 있습니다.

 

 

마무리

 

AI가 활성화하며 초거대 모델을 계산하면서 동시에 수많은 사람에게 서비스를 제공하기 위한 기술 개발이 이어지고 있다

 

HBM은 GPU 성능을 극대화하기 위한 것이고, CXL은 학습용 데이터를 빠른 속도로 가져오는 역할을 한다.

 

PIM은 D램 메모리에 연산 기능을 넣은 것이다.

 

향후에는 HBM·CXL을 접목한 반도체 등으로 진화할 것으로 예측되고 있다.

 

이러한 기술 개발은 AI의 활성화와 함께 수많은 사람들에게 서비스를 제공하는 데 도움이 될 것입니다.