“반도체 업계를 주도하는 선진국들은 이제 국운을 걸고서 프로세싱인메모리(Processing In Memory·PIM) 시장에 덤비고 있다. 미국, 일본, 대만, 중국 모두 마찬가지다. 이런 상황에서 삼성전자(005930), SK하이닉스(000660) 같은 국내 메모리 반도체 기업이 살아남으려면 PIM 반도체 분야를 공략해야만 한다.”
유회준 KAIST 전기및전자공학부 교수는 이달 13일 오전 삼성동 코엑스에서 열린 ‘PIM인공지능반도체 전략기술 심포지엄’에서 “머지 않은 미래에 PIM이 반도체 업계에서 핵심적인 위치를 차지하게 될 것”이라며 이와 같이 말했다.
PIM 반도체는 메모리 반도체와 시스템 반도체의 기능을 합친 ‘차세대 반도체’로 주목받고 있다. 이제까지 D램을 필두로 한 메모리 반도체가 데이터 저장, CPU나 GPU와 같은 시스템 반도체가 데이터 연산을 맡았다면 PIM은 두 가지를 동시에 할 수 있도록 설계됐다.
기존 반도체는 데이터 저장과 연산이 서로 다른 부품에서 이뤄지는 구조 때문에 전력 효율이 떨어진다는 아쉬움이 있었다. 데이터가 메모리 반도체, 시스템 반도체를 모두 거쳐가도록 이동시키느라 더 많은 전력이 쓰이고 그 과정에서 연산 성능도 떨어질 수 있기 때문이다.
반면 PIM 반도체는 데이터 저장과 연산을 혼자서 할 수 있다. 이 때문에 PIM 반도체가 상용화되면 실시간으로 데이터를 출력해야 하는 고성능 인공지능(AI), 초대형 데이터센터, 고성능 컴퓨팅 등 여러 분야에서 쓰일 거라는 게 업계 전망이다.
이런 가운데 미국, 일본, 대만, 중국과 같이 반도체 업계를 주름잡는 선진국들이 시장 주도권을 잡기 위해 사활을 걸고 있다는 게 유 교수 설명이다.
유 교수는 “미국은 올해 2월 우리 돈으로 74조원을 자국 반도체 기업을 지원할 인센티브로 쓰겠다는 정책을 발표했다”며 “또 13조6000억원 가량을 들여 국립반도체기술센터(NSTC), 국립첨단패키지제조프로그램(NAPMP)를 세우고 최고 수준의 연구개발 시설을 제공할 방침”이라고 설명했다.
일본은 지난 11월 민간 투자금 약 700억원, 정부 출연금 7000억원을 들여 ‘래피더스(Rapidus)’라는 차세대 반도체 합작회사를 세우겠다고 발표했다. 소프트뱅크, 미쓰비시UFJ은행, 도시바와 같은 일본 기업들이 참여하는 이 합작회사는 향후 미국 NSTC와 자매결연까지 맺을 예정이다. 유 교수는 “일본 정부는 래피더스가 일본 반도체를 부활시킬 마지막 기회라는 생각으로 합작회사 설립에 임하고 있다”고 말했다.
유 교수는 “중국도 자국 기업인 텐센트와 알리바바를 정치적으로 압박하며 국산 반도체 설계 구조인 ‘리스크파이브(RISC-5)’ 개발에 참여할 것을 독촉하고 있다”며 “대만은 국가가 가진 모든 반도체 역량을 TSMC에 집중시키는 구조를 1980년대부터 쌓아 올렸기 때문에 시스템적으로 가장 완벽한 상태”라고 말했다.
한국 정부도 지난 6월 대전 유성구에 ‘PIM반도체설계연구센터’를 개소하며 대응에 나섰다. 이 연구센터에 국내 메모리 반도체 대기업과 팹리스 스타트업, 대학 및 교육기관, 외부 연구기관을 모아 PIM 연구개발에 특화한 산·학·연 협력체계를 만들려는 목적이다.
유 교수는 “PIM반도체설계연구센터는 크게 기술개발부, 기술지원부, 인재양성부로 나뉘어 각자 역할을 수행할 계획”이라고 말했다. 그는 “기술개발부에서 PIM 기술 로드맵을 만들고 그에 맞춰 연구개발을 한다면 기술지원부는 해당 기술을 제품화하는 데 초점을 맞춘다”며 “인재양성부는 매년 250명의 PIM 특화 인력 육성을 지원하는 등 실무인력 양성 체계를 구축해나갈 것”이라고 말했다.