PIM(프로세싱 인 메모리) 뜻 의미

인공지능(AI)은 현대 사회의 다양한 분야에서 혁신을 이끌어내고 있으며, 그 중요성은 날마다 커지고 있습니다.

특히, 방대한 데이터를 처리하고 복잡한 연산을 수행하는 데 탁월한 능력을 보여주면서 과학, 의료, 금융, 제조 등 여러 산업 분야에서 핵심적인 역할을 담당하고 있습니다.

하지만 이러한 눈부신 발전과 함께, 기존 컴퓨팅 시스템의 한계 역시 점차 명확해지고 있습니다.

데이터 처리량의 기하급수적인 증가는 기존 시스템에 과부하를 야기하며, 이는 '병목 현상'으로 이어져 인공지능의 잠재력을 최대한 발휘하는 데 걸림돌이 되고 있습니다.

 

이러한 문제를 해결하기 위해 등장한 것이 바로 PIM(Processing-in-Memory, 프로세싱 인 메모리) 기술입니다.

PIM은 기존 컴퓨팅 구조의 근본적인 변화를 통해 데이터 처리 방식을 혁신하고, 인공지능 시대의 새로운 가능성을 열어주는 차세대 기술로 주목받고 있습니다.

 

PIM(프로세싱 인 메모리) 이란?

PIM은 "하나의 칩 안에 메모리와 프로세서 연산기를 쌓아 올려 만든 차세대 인공지능(AI) 반도체"로 정의할 수 있습니다. 즉, 데이터를 저장하는 메모리 자체에서 데이터 연산을 수행하도록 하는 기술입니다.

이는 마치 도서관에서 책을 빌려 다른 곳으로 이동한 후 읽는 대신, 도서관 내부에서 바로 책을 읽을 수 있도록 하는 것과 유사합니다.

 

기존 컴퓨팅 구조의 한계: 데이터 병목 현상

기존 컴퓨팅 시스템은 '폰 노이만(Von Neumann)' 구조를 기반으로 합니다.

이 구조는 CPU(중앙처리장치), 메모리, 저장 장치가 분리되어 데이터를 순차적으로 처리하는 방식입니다. CPU는 데이터를 처리하기 위해 메모리에서 데이터를 가져오고, 처리된 결과를 다시 메모리에 저장한 후, 최종적으로 저장 장치에 기록하

는 과정을 거칩니다.

 

하지만 이러한 방식은 데이터 처리량이 증가할수록 CPU와 메모리 사이의 데이터 이동이 빈번해지면서 '병목 현상'을 야기하게 됩니다.

 

마치 좁은 도로에 많은 차량이 몰려 정체가 발생하는 것과 같습니다. 이러한 병목 현상은 데이터 처리 속도를 저하시키고, 시스템 전체의 성능 저하로 이어지는 원인이 됩니다.

 

특히, 인공지능과 같이 대량의 데이터를 고속으로 처리해야 하는 작업에서는 이러한 병목 현상이 심각한 문제로 대두됩니다.

구분	폰 노이만 구조	PIM 구조
구조	CPU, 메모리, 저장 장치 분리	메모리 내 연산 기능 통합
데이터 처리 방식	순차 처리	병렬 처리
데이터 이동	CPU-메모리 간 빈번한 데이터 이동	메모리 내부 처리
장점	범용성	빠른 처리 속도, 낮은 전력 소모
단점	데이터 병목 현상	아직 개발 초기 단계

 

PIM: 병목 현상 해결과 인공지능 성능 극대화

PIM은 이러한 병목 현상을 해결하기 위해 등장했습니다. PIM은 데이터를 저장하는 메모리 내부에 연산 기능을 통합하여 데이터 처리를 위한 물리적 이동 거리를 최소화합니다.

즉, 데이터가 저장된 위치에서 바로 연산이 이루어지기 때문에 CPU와 메모리 간의 데이터 이동이 크게 감소하고, 이는 병목 현상을 해소하여 데이터 처리 속도를 획기적으로 향상시킵니다.

 

PIM의 주요 장점

PIM은 다음과 같은 다양한 장점을 제공합니다.

1. 성능 향상: 메모리 내부에서 데이터 처리가 이루어지므로 데이터 이동 시간이 줄어들어 전체적인 처리 속도가 향상됩니다.
2. 낮은 전력 소모: 데이터 이동이 감소하면서 전력 소모량 역시 줄어들어 에너지 효율성을 높일 수 있습니다.
3. 지연 시간 단축: 데이터 처리를 위한 대기 시간이 줄어들어 실시간 처리가 중요한 애플리케이션에 적합합니다.
4. 보안 강화: 데이터가 메모리 외부로 이동하지 않아 데이터 유출 위험을 줄일 수 있습니다.

 

PIM 활용 사례: KT 초거대 AI '믿음'의 메모리 병목 현상 해결

PIM 기술은 이미 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 그 중 하나가 바로 KT의 초거대 AI '믿음'입니다.

 

지난해 KT와 KT클라우드는 AI 서비스 이용 시 답변 지연 등 메모리 병목 현상을 해결하기 위해 '믿음'의 학습 환경에 삼성전자의 메모리 반도체를 추가하기로 했습니다.

 

이는 PIM 기술이 실제 산업 현장에서 AI 성능 향상에 기여할 수 있음을 보여주는 대표적인 사례입니다.

 

초거대 AI는 방대한 양의 데이터를 처리해야 하기 때문에 메모리 병목 현상에 특히 취약합니다.

 

PIM 기술은 이러한 문제를 해결하여 초거대 AI의 학습 속도를 높이고, 더욱 정확하고 빠른 서비스 제공을 가능하게 합니다.

 

PIM의 미래 전망

PIM은 인공지능, 빅 데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 미래 산업의 핵심 기술로 주목받고 있으며, 그 중요성은 더욱 커질 것으로 예상됩니다.

시장조사기관 가트너는 PIM을 2021년 10대 전략 기술 트렌드 중 하나로 선정했으며, PIM 시장 규모는 2025년까지 50억 달러 이상으로 성장할 것으로 전망됩니다.

 

PIM 기술은 아직 개발 초기 단계에 있지만, 삼성전자, SK하이닉스 등 국내외 주요 반도체 기업들이 PIM 기술 개발에 적극적으로 투자하고 있으며, 머지않아 상용화될 것으로 예상됩니다.

 

PIM 기술의 발전은 인공지능, 빅 데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌어낼 것으로 기대됩니다.

 

글을 마치며

지금까지 PIM 기술의 개념, 장점, 활용 사례, 미래 전망에 대해 살펴보았습니다.

PIM은 기존 컴퓨팅 시스템의 한계를 극복하고 인공지능 시대의 새로운 가능성을 열어주는 혁신적인 기술입니다.

앞으로 PIM 기술은 더욱 발전하여 우리의 삶을 더욱 편리하고 풍요롭게 만들어 줄 것으로 기대됩니다.

 

 

자주 묻는 질문

1. PIM은 어떤 분야에 활용될 수 있나요?

PIM은 인공지능, 빅 데이터 분석, 클라우드 컴퓨팅, 자율 주행, 사물 인터넷(IoT) 등 데이터 처리량이 많고 실시간 처리가 중요한 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.

 

2. PIM은 기존 메모리를 대체할 수 있나요?

PIM은 기존 메모리를 완전히 대체하기보다는 보완하는 역할을 할 것으로 예상됩니다. 범용적인 작업에는 여전히 기존 메모리가 사용되겠지만, 특정 작업에 특화된 PIM이 함께 사용되어 시스템 전체의 성능을 향상시키는 방식입니다.

 

3. PIM 기술의 상용화는 언제쯤 가능할까요?

PIM 기술은 아직 개발 초기 단계에 있지만, 많은 기업들이 기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 빠르면 2020년대 중반부터 상용화가 본격화될 것으로 예상됩니다.