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[애플경제 김향자 기자] 미국이 ‘반도체 과학법’ 등을 통해 반도체 분야의 자국 중심 공급망 재편을 시도하면서 새삼 차세대 반도체 경쟁력의 중요성이 실감되고 있다. 이에 국내에서도 기존 메모리 반도체에 연산 기능의 시스템 반도체를 접목한 PIM(Processing-In-Memory) 인공지능반도체로 이같은 국제적 상황에 대처하려는 움직임이 일고 있다.

이는 미래 디지털 경제의 경쟁력을 좌우할 만한 핵심 요소로까지 인식되고 있다. 특히 과기정통부와 산업통상자원부가 최근 이른바 ‘PIM인공지능반도체 핵심기술개발사업’을 추진키로 하면서 ‘PIM’의 중요성에 대한 관심이 새삼 일고 있다. 이는 쉽게 말해 차세대 반도체로 꼽히는 ‘메모리 연산 통합 지능형 반도체’로서, 데이터를 임시 저장하기만 하던 메모리에서 연산까지 수행해 효율을 높이는 혁신적인 기술이다.

메모리 반도체와 시스템 반도체 두 종류가 있다. 그러나 이는 빅 데이터 및 IOT(사물인터넷)를 다루는 데에 한계가 있다. 이에 두 가지를 하나로 합친 지능형 반도체(Processing In Memory, PIM) 연구가 본격화되고 있다. 이는 저장 작업을 하는 메모리 반도체에 연산 작업을 하는 프로세서 기능을 더한 것이다. 즉, CPU, GPU, 메모리, 통신, OS 등을 모두 통합하고 임베디드 SW로 전체 시스템을 제어 · 구동하는 반도체로서 전체 시스템의 부가가치를 높일 수 있다.

특히 임베디드 SW는 스마트폰, 가전, 자동차 등 다양한 제품의 마이크로프로세서 등 전자소자에 내장되어 특정 기능을 수행토록 지원하는 SW다. 이같은 인식을 토대로 정부 당국도 “PIM 특화소자·집적기술, PIM 설계·소프트웨어, PIM 공정·장비 등 분야별 기술의 상호 연계를 촉진하고, 관련 국내 반도체 대기업과 팹리스·대학·출연연 간 협력이 강화될 수 있도록 지원할 예정”이라고 공표했다.

메모리반도체시장에서 차세대반도체 PIM반도체 분야는 삼성전자가 선두를 달리고 있다. 그런 지난 3월 SK하이닉스가 PIM반도체를 개발하면서 반도체 업계의 질적 차원에서 경쟁 판도가 새롭게 달라질 것이란 전망이 나오고 있다.

이를 계기로 새삼 업계와 사용자들 간에는 PIM에 대한 관심이 크게 높아지고 있다. PIM 개발로 인해 CPU가 필요없을 뿐 아니라, 연산 속도는 퀀텀 점프가 일어나면서 자율주행, 메타버스와 같은 미래 산업 대중화에 가속도가 붙게 될 것이란 전망이다.

한편 정부는 이른바 ‘PIM인공지능반도체 핵심기술개발사업’을 통해 PIM 인공지능 반도체 초격차 기술을 확보하고, 산업 생태계 구축을 통한 세계 기술·시장의 주도권을 확보한다는 전략이다. 이를 통해 PIM 특화소자·집적기술을 개발하고, 다양한 메모리 기반의 PIM을 설계하는 한편, 과기정통부는 PIM 반도체에 최적화된 시스템 소프트웨어 개발하고, 산업통상자원부는 휘발성 메모리 기반 PIM 공정과 장비를 개발하기로 했다.