대세는 'AI반도체'… CES 빛낼 '끝판왕 메모리' 3가지 키워드

머니투데이

이재윤 기자

SK하이닉스가 CES 2024에서 운영하는 HBM3E 기반 생성형 AI 기술 적용된 'AI 포춘텔러' /사진=SK하이닉스(뉴스1)

AI(인공지능)용 메모리 반도체의 미래를 좌우할 3가지 키워드는 'HBM·CXL·PIM'로 집약된다.

오는 9~12일(현지시각) 미국 라스베이거스에서 열리는 글로벌 박람회 CES2024의 주제인 AI는 미래 반도체 산업의 화두다. 국내 업체들이 주도 하고 있는 메모리 반도체 분야에서 HBM(고대역폭메모리)이 대세로 자리잡았고, 용량·처리속도를 향상시킨 CXL(컴퓨트익스프레스링크)과 PIM(프로세서 인 메모리)이 차세대 기술로 주목받고 있다.

SK하이닉스와 삼성전자는 CES에서 'AI용 반도체' 기술력을 소개하는 데 무게를 둔다. 특히 기술 개발 경쟁이 치열한 5세대 HBM 제품인 HBM3E에 대한 고급 패키징 기술과 정보 처리 용량·속도, 저전력 기술 등이 주로 다뤄질 예정이다. 두 기업이 이미 시장에 선보인 제품들의 우수성을 재확인하는 자리가 될 것으로 기대된다.

HBM시장을 선도하고 있는 SK하이닉스는 메모리 반도체가 ICT(정보통신기술) 기기에서 중심적인 역할을 하는 환경인 '메모리 센트릭'을 전시 주제로 잡았다. SK하이닉스는 지난해 8월 HBM3E를 처음 개발했고, 올해 상반기부터 이 제품을 양산해 빅테크(거대 기술기업) 고객들에게 공급할 예정이다. 업계에 따르면 SK하이닉스의 글로벌 HBM 시장점유율은 50% 정도다.

SK하이닉스는 CXL메모리와 메모리 솔루션 CMS(컴퓨테이셔널 메모리 솔루션), AI용 가속기 카드 AiMX등도 전시한다. SK하이닉스는 DDR(더블데이터레이트)5 기반의 96GB(기가바이트), 128GB CXL 2.0 메모리 솔루션 제품을 올해 하반기 상용화해 공급할 예정이다. 김주선 SK하이닉스 사장(AI인프라 담당)은 "AI 메모리 리더십을 지키면서 실적 반등을 달성할 것"이라고 말했다.

삼성전자는 아직 CES전시 주제를 공개하진 않았으나 CXL과 PIM·PNM(프로세싱 니어 메모리) 기술을 중점적으로 다룰 전망이다. 삼성전자는 2022년 5월 세계 최초로 CXL 1.1 기반 D램 개발에 성공했고 지난해 5월에는 CXL 2.0을 지원하는 128GB D램을 선보였다. CXL은 중앙처리장치(CPU)와 메모리 반도체를 연결해 처리속도와 용량을 지금보다 최대 10배 가량 끌어올릴 것으로 기대되는 제품이다.

AI전용 반도체 솔루션인 PIM·PNM은 삼성전자가 기술적 우위를 점하고 있는 분야다. 삼성전자는 2021년 HBM에 PIM을 적용한 제품을 세계 최초로 개발해 관련 연구개발(R&D)을 이어오고 있다. PIM은 프로세서가 수행하는 데이터 연산 기능을 메모리 내부에 구현해 처리 속도와 전력소비, 발열을 줄여주는 차세대 기술이다. 삼성전자는 AMD의 그래픽처리장치(GPU) 'MI-100' 가속기 카드에 HBM-PIM 메모리를 탑재하기도 했다.

미국 등 주요 경쟁 업체들도 CES에서 AI용 반도체 제품을 내보일 것으로 예상된다. 인텔은 올해 상반기 CXL 2.0규격에 맞춘 5세대 CPU(중앙처리장치)를 출시한다. 현재 4세대 제온 프로세서(사파이어 래피즈) 등 일부 제품에 탑재돼 있으나 CXL 1.1로 사용할 수 있는 D램 수가 16개로 제한된다. CXL 2.0부터는 외부 확장이 가능해 사용할 수 있는 메모리의 제한이 줄어들게 된다.

이 밖에도 AMD는 AI·머신러닝 분야에 최적화된 '젠(ZEN) 4 CPU 코어'와 'CDNA 3'를 공개한 바 있다. 엔비디아와 퀄컴 등도 AI시장을 겨냥한 신제품을 들고 나올 가능성이 있다. 이와 관련해 일각에선 성능이나 기술적 우위를 두기보다 미국의 대중국 AI 반도체 공급 규제를 피하기 위한 이른바 '중국 특화 AI반도체'가 나올 수 있다고 관측한다.

CES에서 AI용 반도체 시장의 기술 변화도 살펴볼 수 있다. AI용 반도체 기술은 서버용 위주에서 최근 온디바이스용으로 확산되는 추세다. 온디바이스는 스마트폰이나 PC에서 별도의 네트워크 연결 없이도 작동이 가능한 방식으로 'AI일상화'를 앞당길 기술로 손꼽힌다. 국내 반도체 업계 관계자는 "급성장하는 AI용 반도체 시장 선점을 위한 속도전이 불가피 할 것"이라고 말했다.