학문
--PIM반도체와 시스템 반도체--
시스템반도체 관련 환경과학적 문제 관련해서 발표하려고 내용 찾아보니까 시스템 반도체가 작아지면서 문턱 전압을 더 못 낮춰서 누설 전류 문제 때문에 열이 엄청 발생해서 냉각수가 많이 쓰이니까 관련해서 환경 문제가 발생하고 또 전력이 많이 쓰여서 탄소 발자국 문제가 있다고 하고 그 대응책으로 PIM반도체가 있다고 하던데 메모리에 연산기능을 더한 반도체면 그 설계는 메모리 반도체 전공자가 하는 건가요 시스템 반도체 설계자가 하는 건가요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
PIM 반도체는 기본적으로 메모리 반도체 설계자가 중심이 되어서 설계를 하게 됩니다. 왜냐하면은 기존 메모리 칩 내부에 미세한 구조를 바꾸고 그 안에 연산 회로를 집어넣어야 되기 때문이죠. 그래서 메모리 회로랑 공정을 잘 아는 전공자가 기본 뼈대를 잡습니다. 따라서 전체적인 출발점은 메모리 쪽에서 시작되는 거죠.
하지만 연산 기능이 들어가는 만큼 시스템 반도체 설계자와의 협업도 신경을 써야 됩니다. 왜냐하면은 프로세서의 연산 방식이나 데이터 처리 로직을 함께 녹여 놔야 되기 때문이죠. 그리고 최근에는 두 영역의 경계가 흘러졌습니다. 그래서 서로의 기술을 복합적으로 다루는 게 필요하기도 하죠. 결론적으로 메모리 설계자가 주도하고 시스템 설계 역량까지 함께 어울러져야 만들 수가 있는 겁니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
PIM은 메모리 연산 기능을 넣은 기술이라서 메모리 반도체 전공자만 만드는 것도, 시스템 반도체 설계자만 만드는 것도 아닙니다.
메모리 쪽에서는 DRAM이나 HBM 구조와 셀, 주변 회로를 설계하고, 시스템 반도체 쪽에서는 그 안에 들어갈 연산회로와 제어 구조를 함께 설계합니다. 실제로 PIM은 메모리와 연산을 가까이 두어 CPU나 GPU와 메모리 사이에서 데이터를 계속 옮길 때 생기는 전력 소모를 줄이는 것이 핵심입니다.
따라서 PIM은 단순히 누설전류나 냉각 문제를 해결하기 위한 기술이라고 보기보다는 데이터 이동에 쓰이는 전력을 줄이는 기술이라고 설명하는 것이 더 정확할 수 있습니다. 최근에는 메모리, 시스템 아키텍처, 패키징, 소프트웨어까지 함꼐 고려해야 하기 때문에 여러 분야의 설계자가 협업하는 형태가 일반적이긴 합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
PIM 반도체의 설계는 메모리 반도체 전공자와 시스템 반도체 설계자 중 어느 한쪽의 단독 영역이라기보다는 두 분야의 전문성이 결합된 융합적 협업을 통해 이루어집니다 기본적으로 초고밀도 저장 셀과 주변 회로를 다룬다는 점에서 메모리 반도체 전공자의 소자 및 회로 지식이 필수적이지만 여기에 ALU 같은 연산 로직과 데이터 처리 아키텍처를 이식하는 과정은 시스템 반도체 설계자의 핵심 전문 영역이기 때문입니다. 특히 미세화 한계에 따른 누설 전류와 발열 문제를 해결하기 위해 메모리 칩 내부에서 직접 연산을 수행하도록 만드는 PIM은 공정과 회로 설계의 경계를 허무는 고난도 작업입니다 따라서 최근에는 메모리 설계 엔지니어가 시스템 로직을 이해하고 접목하거나 반대로 시스템 설계자가 메모리 특성을 반영하는 크로스오버형 전문 인력 또는 두 팀 간의 긴밀한 공동 설계가 표준으로 자리 잡고 있습니다. 결론적으로 PIM은 저장과 연산의 경계를 허문 혁신 기술인 만큼, 두 전공 분야의 역량이 유기적으로 융합되어 함께 완성해 나가는 차세대 반도체 설계 분야라고 볼 수 있습니다
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
PIM은 어느 한쪽 전공자만 설계하지 않고 두 분야가 함께 만들어요. 삼성전자의 HBM-PIM이나 SK하이닉스의 AiM처럼 실제 제품은 주로 메모리 회사가 개발하는데, 메모리 셀 배열과 데이터를 읽고 쓰는 회로는 메모리 설계자가 맡고, 메모리 안에 넣는 연산 장치는 디지털 논리회로를 다루는 시스템 반도체 설계자가 맡아요. DRAM 공정은 데이터를 오래 저장하는 데 맞춰져 있어 트랜지스터 속도가 느린 편이라, 그 제약 안에서 연산기를 넣으려면 두 분야가 처음부터 머리를 맞대야 해요. 어떤 계산을 메모리 안에서 처리할지 정하는 컴퓨터 구조 전문가와 소프트웨어 개발자도 함께 참여해요.
PIM이 전력을 아끼는 건 누설 전류보다는 데이터 이동을 줄이는 것과 관련이 깊어요. 요즘 AI 연산에서는 프로세서가 계산하는 데 드는 에너지보다 메모리와 프로세서 사이로 데이터를 실어 나르는 데 드는 에너지가 몇 배 더 커요. 메모리 안에서 바로 계산하면 이 왕복이 줄어서, 삼성전자는 HBM-PIM으로 에너지 소비를 70% 넘게 줄였다고 발표했어요 :)