인하대, 차세대 AI 반도체 ‘PIM’ 상용화 길 열다

- 다양한 PIM 반도체를 하나로 묶는 프로토콜 기술 ‘ComPASS’

- 컴퓨터 구조 분야 최우수 학회 ‘MICRO 2025’에서 연구 성과 발표

인하대학교(총장 조명우)는 이어진 컴퓨터공학과 교수 연구팀이 차세대 AI 반도체로 주목받는 PIM(Processing-In-Memory)의 호환성과 효율 문제를 동시에 해결한 핵심 기술 ‘ComPASS’를 개발했다고 24일 밝혔다.

ComPASS 기술 개념도

PIM은 메모리 내에서 데이터 연산까지 처리해 데이터 이동을 최소화하는 기술로, 대규모 데이터 학습과 추론이 필수적인 인공지능(AI) 시대의 ‘게임 체인저’로 불린다.

하지만 산학에서 제안하는 구조가 제각기 달라 특정 시스템에서만 작동하거나, 일반 작업과 동시에 수행될 때 시스템 전체의 성능이 떨어지는 호환성 문제가 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다.

연구팀이 개발한 ‘ComPASS’는 ▲다양한 PIM 아키텍처를 지원하는 새로운 메모리 명령어 ‘PIM-ACT’ ▲프로세서의 부담을 덜어주는 ‘PIM 요청 생성기’ ▲PIM 작업과 일반 메모리 작업을 효율적으로 조율하는 ‘적응형 스케줄링’ 기술로 구성된다.

이 기술들은 마치 여러 국가의 언어를 통역해 주는 ‘번역기’이자 복잡한 도심의 ‘교통경찰’처럼 어떤 종류의 PIM 반도체라도 기존 시스템에 쉽게 통합하고 AI 연산과 일반 작업을 원활하게 병행 처리할 수 있도록 돕는다.

이번 연구 성과는 컴퓨터 구조 분야에서 세계 최고 권위를 인정받는 국제 학술대회인 ‘MICRO 2025’에 채택돼 최근 서울에서 발표됐다.

연구팀은 ComPASS 기술이 향후 모바일 기기부터 데이터센터에 이르기까지 다양한 플랫폼에 PIM 반도체가 확산되는 기폭제가 될 것으로 기대하고 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 진행됐다. 연구는 이어진 컴퓨터공학과 교수가 연구 책임을 맡고 유승혁 석사과정 학생이 제1저자로 참여했으며 김현우, 전경호, 황선영, 조상민 학생이 공저자로 참여했다.

연구팀은 이번 성과를 바탕으로 PIM 기술의 잠재력을 극대화하는 후속 연구에 매진할 계획이다. 이를 통해 초기 단계에 머물러 있는 PIM 기술을 AI 시대의 판도를 바꿀 핵심 자산으로 성장시키는 데 기여하겠다는 포부다.

유승혁 제1저자 학생은 “기존 PIM 기술은 특정 반도체에만 적용할 수 있거나 일반 작업과 동시에 사용할 때 성능이 저하되는 한계가 있었다”라며 “ComPASS는 PIM 기술의 범용성을 크게 높여, 향후 다양한 시스템을 구축할 때 PIM 기술을 적극적으로 차용할 수 있도록 길을 열어주고 AI 서비스의 성능 향상에 직접적으로 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이어진 인하대 컴퓨터공학과 교수는 “이번 연구는 PIM 반도체 상용화의 가장 큰 걸림돌이었던 호환성 문제를 해결할 실질적인 방안을 제시했다는 점에서 의의가 크다”라며 “세계적인 학회에서 기술력을 인정받은 만큼 국내 시스템 반도체 기술 경쟁력을 한 단계 높이는 계기가 되기를 바란다”고 말했다.