[비바100] 더 인간답게… 인공지능 '두뇌 혁명' 계속된다

 

불과 몇 년 전까지 AI, 메타버스 같은 기술들은 공상과학 영화나 소설에 등장하던 미래 기술로 치부됐다. 현재 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 증강현실 게임, 생활 속 AI 등이 상상 속에서나 일어나는 일이었던 셈이다.

 

이처럼 상상 속에 있던 기술을 현실로 구현시킨 데는 반도체가 주요한 역할을 했다. 인공지능 붐을 일으킨 딥러닝을 실현하기 위해선 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리할 수 있는 메모리 반도체가 필요했기 때문이다.

 

대구경북과학기술원(DGIST) 정지훈 교수는 SK하이닉스와의 대담에서 “지금의 인공지능(AI)이 구현되기까지 반도체의 발전이 중요했다는 것은 부정할 수 없다”고 말했다.

 

SK하이닉스는 이 같은 반도체를 만드는 업체다. 미래 기술을 직접적으로 개발하고 적극 활용하지는 않지만 IT, 통신, 교육 등 분야에서 해당 기술들을 실현시킬 수 있도록 바탕을 만드는 것이다.

 

 

◇ 차세대 반도체 기술 ‘PIM’

 

SK하이닉스 PIM 적용 첫 제품 GDDR6-AiM.(사진제공=SK하이닉스)

 

연산 기능을 갖춘 차세대 메모리 반도체 기술 PIM(Processing-In-Me mory)이 AI에 사용되는 대표적인 예시다. PIM은 메모리 반도체에 연산 기능을 더한 기술이다. 기존에 반도체는 데이터 저장 역할을 담당하는 메모리 반도체, 사람의 뇌와 같이 연산 기능을 담당하는 CPU, GPU 등 비메모리 반도체로 구분됐다. SK하이닉스는 이런 관념을 깨고 연산도 할 수 있는 ‘차세대 스마트 메모리’를 꾸준히 연구해왔다. PIM은 이런 SK하이닉스의 첫 결과물이다.

SK하이닉스 내부에서는 PIM이 적용된 샘플 ‘GDDR6-AiM’을 인공지능 반도체라고도 부른다. 해당 반도체는 16Gbps의 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6 메모리에 연산 기능을 추가한 제품으로 최근에는 AI, 빅데이터 분야에서 가장 대중적인 메모리로 주목받고 있다. 본래 그래픽 D램이지만 개발 단계에서부터 AI 응용 목적으로 만들어져 GPU(그래픽 처리 장치)뿐 아니라 NPU에서도 사용 가능하다. NPU는 신경망처리장치라는 의미로 빅데이터를 사람의 신경망처럼 빠르고 효율적으로 처리한다.

권용기 SK하이닉스 PL은 해당 제품이 어떻게 더 빠르게 인공지능 구동에 도움을 주냐는 질문에 “지금까지의 메모리 대역폭이 1차선 고속도로였다면 GDDR6-AiM은 16차선 고속도로 수준”이라며 “동시에 전송할 수 있는 데이터의 수가 기하급수적으로 늘어났으니 당연히 데이터 처리도 빠를 것”이라고 설명했다.

또 메모리 자체에 연산 기능을 도입하는 것이 아니라 컨트롤러에 연산 가속 기능을 넣어 AI에 접근하는 것도 가능하다. 데이터 분석 연산 기능을 제공하는 솔루션 CMS를 통해 메모리와 연산 장치를 통합한 것이다. 이를 통해 불필요하게 이동하는 데이터를 줄여, 정보에 대한 선택과 집중을 할 수 있다. 주영표 SK하이닉스 부사장은 “메모리 차원에서 연산 장치가 필요한 데이터가 무엇인지 미리 찾아준다면, 연산 장치는 더 복잡하고 중요한 연산에 집중할 수 있게 된다”고 했다.


◇ AI 핵심 프리미엄 D램 ‘HBM3’

 

SK하이닉스의 D램 HBM3.(사진제공=SK하이닉스)

 

업계에 따르면 AI 알고리즘을 구현하기 위해서는 GPU가 필수적이다. 3차원 그래픽을 연산하는 것과 AI 딥러닝의 연산 구조 모두 행렬 연산이 핵심인 것이다.

지난해 SK하이닉스는 AI 구현에 필수인 GPU 성능을 끌어올릴 프리미엄 메모리 반도체 ‘HBM3’의 양산을 시작했다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램 대비 혁신적인 속도향상을 이끌어낸 제품이다. HBM3는 이전세대인 HBM2E(3세대)와 비교할 시 78%의 성능이 향상됐다. 대구경북과학기술원(DGIST) 정지훈 교수는 SK하이닉스와의 대담에서 “그래픽을 처리하기 위해 행렬 연산에 특화된 반도체가 발전하게 됐고, 자연스럽게 비슷한 연산 방법을 사용하는 인공지능까지 발전했다”며 “업계에서는 우스갯소리로 게이머들 덕분에 인공지능 혁명이 일어났다는 말도 나온다”고 말했다.

 

◇ 인공지능 카메라 센서 ‘iCIS’

 

2022 SK 테크 서밋에서 iCIS 전시 제품을 시연하는 모습.(사진제공=SK하이닉스)

 

고성능에 초점을 맞춘 반도체가 아닌 넓은 영역에서 AI를 활용할 수 있는 ‘인공지능 반도체’도 개발되고 있다. 기존 컴퓨터 시스템에서 벗어나 각각의 모듈에 연산처리 기능을 도입한 반도체들이 등장한 것이다.

SK하이닉스가 개발 중인 ‘iCIS’도 그 중 하나다. iCIS는 카메라 센서 반도체인 ‘CIS’에 AI 기능을 도입한 AI 반도체다. 기존 카메라 센서가 단순히 빛을 받아 디지털 신호로 바꿔 이미지를 만드는 기능만을 수행했다면 iCIS는 카메라 센서 차원에서 인물의 얼굴을 인식한다거나 특정 모션을 분석하는 기능을 탑재했다. 류동일 SK하이닉스 TL은 “인공지능을 구현하기 위해 거대한 GPU를 필요로 한다는 것은 인공지능 범용성의 한계로 작용할 것”이라며 “이런 한계를 넘어서기 위한 방안 중 하나가 인공지능 반도체이고, 그렇기 때문에 ‘굉장히 작은 칩 안에서 인공지능 기능을 수행하는 iCIS’가 필요하다”고 설명했다.

정 교수는 “인공지능이 방대한 양의 데이터를 처리해야 하는 기술이다 보니 기존의 기술로는 분명 한계가 발생하는 것”이라며 “수없이 많은 이미지 데이터를 연산장치로 가져와 연산하고 결과를 도출하는 것보다 촬영과 동시에 데이터를 연산하는 iCIS가 아무래도 효율적”이라고 말했다.

전화평 기자 peace201@viva100.com