챗GPT 열풍에 '지능형 메모리·고대역폭' 반도체 게임체인저 부상

초거대 AI 연산에 데이터 많이 들어
PIM·HBM3 메모리 '초격차'에 사활

오픈AI 로고와 챗GPT.[이미지 출처=AFP연합뉴스]

[아시아경제 문채석 기자] 삼성전자와 SK하이닉스가 대화형 인공지능(AI) '챗GPT'로 대표되는 AI 관련 제품 기술 개발에 사활을 걸고 달리고 있다. 미국 마이크론, 중국 양쯔메모리테크놀로지(YMTC)의 추격을 따돌리기 위해서다.

3일 업계 취재 결과 삼성전자와 SK하이닉스는 세계 최고 CPU(중앙처리장치)·GPU(그래픽처리장치) 기업인 미국 인텔, AMD, 엔비디아 등에 차세대 AI 메모리 반도체를 납품하는 중이다. 가장 눈에 띄는 제품은 삼성전자의 지능형 메모리(PIM) 반도체와 SK하이닉스의 고대역폭 메모리(HBM)3 반도체다.

우선 삼성전자는 지난해 10월 HBM-PIM 메모리 반도체를 개발했다. 이 제품은 미국 AMD의 GPU 가속기 카드에 들어간다. 메모리 반도체와 AI 프로세서를 합친 제품이다. 기존 GPU 가속기보다 평균 성능이 2배 높고 에너지 소모량은 절반 수준이다. PIM 반도체는 기존 D램처럼 데이터 저장만 하는 게 아니라 연산도 가능한 부품이다. 고성능 AI 데이터 출력 속도를 극대화하는 역할을 한다. 이종호 과학기술정보통신부 장관이 "대한민국 반도체의 명운이 걸린 프로젝트"라고 언급했을 정도로 유망한 분야다.

삼성전자는 AI 반도체 솔루션 개발 협업도 추진 중이다. 네이버의 초거대AI 시스템 '하이퍼클로바' 데이터 처리 효율을 높이는 새 반도체를 개발하기로 했다. 지난해 12월 네이버와 업무협약을 맺고 실무 태스크포스를 발족했다.

SK하이닉스의 HBM3 반도체 경쟁력도 세계 최고 수준이란 평을 듣는다. 업계에선 SK가 세계 최고 GPU 회사인 미국 엔비디아에 HBM3 제품을 공급한다는 사실에 주목한다. 지난해 6월 첫 공급 후 공급량을 늘리는 중이다. 엔비디아 GPU 제품인 H100에 HBM3가 들어간다. 기존 HBM2E보다 데이터 처리 속도를 80% 높였다. 초당 819기가바이트(GB)의 데이터를 처리할 수 있다. 풀HD급 영화 163편을 1초 만에 처리하는 수준이다.

2023년 메모리 업계 최대 뉴스인 인텔 '사파이어 래피즈' 서버용 CPU 시장도 놓칠 수 없는 기회다. 인텔은 HBM 메모리와 결합한 사파이어 래피즈는 기존 세대 AI 보다 작업 처리량이 2배 이상 늘어날 것이라고 지난해 밝힌 바 있다. 삼성과 SK의 HBM반도체와 인텔의 슈퍼컴퓨터용 CPU 간 궁합이 좋다는 얘기다.

삼성과 SK 모두 챗GPT로 대표되는 AI 반도체 수요가 폭증할 것으로 보고 만반의 준비를 하고 있다. 김재준 삼성전자 메모리사업부 부사장은 지난달 31일 2022년 4분기 실적 발표 컨퍼런스 콜(전화 회의)에서 "(챗GPT 같은) 자연어 기반 AI 서비스 출시는 대규모 언어 모델이 상용화됐다는 점에서 큰 의의가 있다"며 "학습과 추론에 필요한 고성능 프로세서, 이를 지원하는 고성능·고용량 메모리의 조합이 필수"라고 설명했다. 이어 "128GB 이상 고용량 서버 메모리 반도체를 개발해 적극 대응할 것"이라고 덧붙였다.

박명수 SK하이닉스 D램 마케팅담당 부사장도 지난 1일 컨콜에서 "AI 상용화 이후 데이터는 텍스트(글자)는 물론 이미지, 비디오, 생체 신호까지 모두 소화해야 한다"며 "(챗GPT 출시로) 서버 메모리 반도체 시장이 64GB에서 128GB급으로 넘어가는 시점이 빨라질 수도 있다"고 언급했다.

문채석 기자 chaeso@asiae.co.kr