오픈AI의 초거대 AI 모델 'ChatGPT'가 대중화하면서 AI 반도체에 대한 수요 증가가 전망된다. 대용량 데이터를 처리할 수 있는 삼성전자의 차세대 CXL(왼쪽 아래)과 SK하이닉스의 CXL 메모리 (사진=각 사)
오픈AI의 챗GPT(ChatGPT)가 쏘아올린 초거대 인공지능(AI) 경쟁이 거세지자 반도체 업계가 환영하고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 AI 서버 등 고부가 D램 수요에 기대감을 나타내며 초격차 경쟁에 돌입했다.
9일 업계에 따르면 챗GPT로 시작된 초거대 AI 경쟁은 반도체 기업들에게 희소식이다. AI 데이터를 처리하고 활용하는 데 적합한 고부가 차세대 메모리 반도체가 필요하기 때문이다.
챗GPT에 마이크로소프트(MS)는 100억 달러 수준의 투자를 결정했고, 구글은 챗GPT의 대항마 ‘바드’를 준비하고 있다. 챗GPT와 바드 이용자는 폭발적으로 늘어날 전망이다.
최근 음성인식, 기계번역, 자율주행, 메타버스 이미지 분류 등 AI 산업의 응용 분야가 확대되면서 AI 반도체 시장의 급성장이 전망된다. 시장조사업체 가트너에 따르면 지난해 AI 반도체 시장은 전년 대비 27.8% 증가한 444억달러(약 55.9조원)로 예상되고, 오는 2026년에는 861억달러(약 108조원)에 이를 것으로 전망했다.
삼성전자와 네이버가 AI 반도체 솔루션 개발에 협력하기로 했다. 네이버 정석근 클로바 CIC 대표(우)와 삼성전자 메모리사업부 전략마케팅실장 한진만 부사장이 업무협약(MOU) 후 기념촬영을 하고 있다. (사진=삼성전자, 네이버)
■ 삼성 차세대 메모리 ‘HBM-PIM·CXL D램’…네이버 AI에 적용 검증 돌입
최근 삼성전자는 차세대 메모리를 네이버의 초거대 AI에 적용해 최적화 작업에 돌입했다.
AI 전용 반도체 솔루션을 개발하기 위해서는 반도체 설계와 제조 기술, AI 알고리즘 개발과 검증, 관련 서비스 경험 등의 융합이 필수적이다.
특히 챗GPT와 같은 초거대 AI는 처리할 데이터와 연산량이 기하급수적으로 증가한다. 삼성전자 관계자는 “기존 컴퓨팅 시스템으로는 성능과 효율의 한계가 있어 새로운 AI 전용 반도체 솔루션이 필요성이 나온다”며 “양사는 AI 데이터 병목 현상을 해결하고 전력 효율을 높일 수 있는 반도체 솔루션 개발에 협력하기로 했다”고 말했다.
삼성전자는 컴퓨테이셔널 스토리지(연산처리가 가능한 데이터 저장장치)인 ‘스마트 SSD’와 고성능 메모리 연산 기능을 내장한 차세대 메모리인 HBM-PIM, PNM과 대용량 데이터를 처리할 수 있는 차세대 인터페이스 기반의 CXL 등을 개발했다.
앞서 지난해 삼성전자는 업계 최초로 고용량 512GB CXL D램을 개발해 차세대 메모리 상용화를 앞당겼다는 평가를 받았다. 당시 삼성전자는 “테라바이트급 이상의 차세대 메모리 인터페이스 제품을 지속 개발하겠다”며 “대용량 메모리가 요구되는 컴퓨팅 시장에 맞춰 적기에 상용화에 나설 것”이라고 밝혔다. 또한 지난해 연산기능을 강화한 ‘2세대 스마트 SSD’ 개발에도 성공했다.
삼성전자 이들 메모리 반도체와 기술들을 네이버의 초거대 AI ‘하이퍼 클로버’에 적용해 최적의 성능과 효율적인 솔루션을 준비하겠다는 전략이다.
삼성전자 관계자는 “네이버와 협력해 초대규모 AI 시스템에서 메모리 병목 현상을 줄일 수 있는 최적의 반도체 솔루션을 개발하고 AI 등 차세대 메모리 라인업을 확대하고 있다”고 말했다.
SK하이닉스가 지난달 5~8일 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 전자·IT 전시회 ‘CES 2023’에서 선보인 차세대 주력 메모리 제품군 (왼쪽 위부터 시계 방향으로) CXL 메모리, PS1010 E3.S, HBM3, GDDR6-AiM (사진=SK하이닉스)
■ SK하이닉스 “최근 DDR5·HBM3 수요 증가 AI와 무관치 않아”
SK하이닉스도 챗GPT와 같은 AI 서비스에 대비해 차세대 메모리 역량을 강화하고 있다.
SK하이닉스는 당장에는 서버용 메모리인 DDR5 수요를 늘리고, 연산기능을 갖춘 차세대 SSD와 PIM, 대용량 데이터를 처리할 수 있는 CXL 등을 중장기 성장 동력으로 삼겠다는 구상이다.
SK하이닉스는 지난해 3분기 실적 컨퍼런스에서 챗GPT와 같은 AI 시대에 발맞춘 반도체 준비에 대해 박명수 D램 마케팅 담당은 “고성능 D램과 컴퓨테이셔널 스토리지가 필요하게 될 것”이라며 “HBM과 같은 고대역 메모리는 바로 활용될 수 있고, 기존 서버 메모리 중 128GB급 이상의 모듈 수요가 빠르게 성장할 수 있을 것”이라고 내다봤다.
이어 그는 “낸드 관점에서 기존의 저장 매체보다 빠르고 강력한 성능이 필요해 QLC 기반의 병렬 처리용 SSD가 빠르게 개화하는 매개체가 될 것”이라며 “종국에는 이러한 기술 발전이 CXL, PIM, 스토리지 메모리 등에 중장기 성장 동력이 될 것”이라고 말했다.
SK하이닉스는 당장에 단기적으로 128GB DDR5의 수요가 늘고 있는데, 이와 무관치 않은 것으로 봤다. 또한 SK하이닉스는 엔비디아에 HBM3 제품을 지난해부터 공급하고 있다. HBM3는 1초에 819GB를 처리할 수 있는 고대역폭 메모리다.
CXL 메모리 관련해서는 올해 양산을 목표로 하고 있다. 강욱성 SK하이닉스 부사장(DRAM상품기획담당)은 “CXL은 메모리 확장과 새로운 시장을 창출할 수 있는 새로운 계기”라며 “CXL 메모리 제품의 양산 시점은 2023년으로 예정하고 있다”고 밝혔다.
박명수 부사장은 최근 컨퍼런스콜에서도 “언어모델의 확장성과 대중을 상대로 한 AI의 일반화, 상용화라는 점에서 그 파급이 크다”며 “향후 기술적 진화에 따라 메모리 반도체뿐 아니라 업계 전반의 활용 확장 가능성이 높다”고 말했다.