[공부]HBM, CXL, PIM 반도체

HBM, CXL, PIM 반도체

 

저번 시간에 이어서 HBM, CXL, PIM 반도체에 대해 알아볼게요!

 

반도체는 크게 메모리 반도체와 시스템 반도체 이 두개로 나눠지는데 그 중 우리나라는 메모리 반도체의 강국입니다!

이러한 메모리 반도체는 AI, 자율주행 산업이 급속도로 증가하면서 중요성이 점점 더 커지고 있는 상황입니다.

이런 상황에 메모리 반도체에서 점점더 중요해지는 HBM, CXL, PIM 반도체에 대해 알아보겠습니다.

 

1.HBM (High Bandwidth Memory): HBM은 고밀도, 저전력 및 고대역폭을 제공하는 혁신적인 메모리 기술입니다. 기존의 GDDR5 또는 GDDR6와 같은 그래픽 메모리와 비교하여 HBM은 적은 공간을 차지하면서도 더 높은 대역폭을 제공합니다. 이를 가능하게 하는 핵심은 다수의 층으로 쌓인 DRAM 칩을 사용하는 것입니다. HBM은 높은 대역폭을 필요로 하는 그래픽 카드, 고성능 컴퓨팅 시스템, AI 가속기 및 네트워크 장비 등 다양한 분야에서 활용됩니다. HBM은 대용량 데이터를 빠르게 처리하고 대역폭 병목 현상을 완화함으로써 성능 향상을 제공합니다. HBM은 TSV 기술을 적용하여 기존의 금선을 이용하는 패키징인 wire bonding에 비해 데이터 처리 속로를 혁신적으로 끌어올린 제품입니다.

 

※ TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극): D램 칩을 웨이퍼의 1/15의 두께인 50㎛ 수준으로 얇게 깎은 후,

수천 개의 미세한 구멍을 뚫고, 상단 칩과 하단 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결한 최첨단 패키징 기술

출처: 삼성전자 뉴스룸

2.CXL (Compute Express Link): CXL은 CPU, GPU 및 가속기 등 컴퓨팅 디바이스 간의 고속 및 고대역폭 연결을 위한 새로운 개방형 인터커넥트 기술입니다. CXL은 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express)와 호환되도록 설계되어 있으며, 데이터 중심 워크로드에서 효율적인 데이터 공유를 제공합니다. CXL은 높은 대역폭, 낮은 지연 시간 및 메모리 일관성을 지원하여 디바이스 간의 데이터 흐름을 최적화합니다. 이를 통해 대규모 데이터 처리, AI, 기계 학습 등의 작업에서 성능과 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 CXL은 디바이스 간의 확장성과 호환성을 향상시키는 장점을 가지고 있습니다. 즉, 컴퓨팅 시스템들을 효율적으로 묶어, 보다 빠른 연산 처리가 가능한 차세대 인터페이스 입니다.

출처: 삼성전자 뉴스룸

3.PIM (Processing-in-Memory): PIM은 메모리 안에서 연산을 처리하는 개념입니다. PIM은 전통적인 CPU와는 달리, 메모리와 로직을 통합하여 데이터 이동과 연산을 동시에 처리할 수 있습니다. 이는 데이터 이동에 따른 병목 현상과 전력 소모를 줄이는 데 도움이 됩니다. PIM은 주로 AI, 빅 데이터 분석, 그래픽 처리 및 데이터베이스 애플리케이션과 같은 메모리 집약적인 작업에서 높은 성능을 제공합니다. PIM은 메모리와 로직을 가까이 위치시킴으로써 데이터 처리 속도를 높이고 전력 효율성을 향상시킵니다. 이는 대량의 데이터를 효율적으로 처리하고 AI 모델의 학습 및 추론 속도를 향상시킬 수 있습니다. 즉 메모리 내에 데이터 연산 처리를 할 수 있는 logic unit을 탑재한것이며 메모리 내부의 각 뱅크에 인공지능 엔진을 장착하고 데이터의 병렬 처리를 극대화 한것입니다!

출처: SK하이닉스 뉴스룸

이러한 반도체 기술들이 중요해지는 이유는 데이터 중심의 작업이 증가함에 따라 대역폭, 성능 및 효율성의 요구 사항이 높아지기 때문입니다. HBM은 고대역폭 및 저전력 소비를 통해 데이터를 빠르게 처리할 수 있게 하고, CXL은 디바이스 간 데이터 공유와 확장성을 향상시켜 다양한 디바이스 간의 통합을 가능하게 합니다. PIM은 데이터와 연산이 메모리와 가까운 위치에서 처리되므로 데이터 이동과 관련된 병목 현상을 완화하고 전력 효율성을 높여 성능을 향상시킵니다. 이러한 기술들은 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 빅 데이터 분석 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 수행하여 더 나은 성능과 효율성을 제공한다고 합니다.

 

현재 메모리 반도체 시장의 불황으로 인해 우리나라 반도체 산업이 많이 어려움을 겪고 있다고 해요. 이러한 불황을 빨리 극복 하기 위해서는 앞서 알려드린 HBM, CXL, PIM 반도체의 꾸준한 투자와 개발로 미래의 AI, 자율주행과 같은 산업에 대비하는것이 중요할 것 같아요!

 

다음시간에는 우리나라가 메모리반도체 산업에 강점을 가질 수 있는 이유와, 메모리 반도체 회사에 대해 알아보겠습니다!