페블스퀘어는 프로세싱 인 메모리(PIM) 기반 인공지능(AI) 반도체를 개발하는 반도체 설계전문(팹리스) 회사다. 전통적인 컴퓨터 아키텍처인 폰 노이만 구조에서 발생하는 연산 효율의 한계를 극복하기 위해 데이터 저장과 연산을 동일한 위치에서 수행하는 PIM 기술을 적용한 AI 반도체 '파파야(PAPAYA)'를 개발했다. PIM 기술은 중앙처리장치(CPU)와 메모리 간 데이터 전송으로 발생하는 에너지 낭비를 제거하고, 지연시간을 최소화해 성능을 향상한다.
파파야는 국내 최초로 개발한 PIM 기반의 멀티코어 AI 반도체다. 최대 0.5 TOPS(초당 5000억회 연산) 성능과 최대 30 TOPS/W의 전력효율을 자랑한다. 이 AI 반도체는 이미지 처리와 및 실시간 데이터 처리에 특화돼 있으며, 초저전력과 소형화를 통해 성능을 극대화했다. 2023년 12월에 개발을 완료한 후 약 6개월간의 다양한 뉴럴 네트워크 테스트를 거쳐 성능·신뢰성을 검증했다. 이후 한국전자통신연구원(ETRI)의 이동통신 분야 AI 모델을 적용해 저전력 연산 시연을 성공적으로 마쳤다. 이를 통해 제3세대 뉴로모픽 PIM 기술이 기존 GPU를 대체할 가능성을 확인하는 동시에 이동통신 분야에도 활용 가능함을 입증했다.
페블스퀘어는 PIM 관련 기술 개발을 위해 ETRI 지능형반도체연구본부와 협력 중이며, 사물인터넷(IoT)·로봇 분야에서 다양한 솔루션을 제공하고 있다. 또 관련 기업들과 협력해 3세대 뉴로모픽 기술의 생태계를 구축하며 스마트 홈, 자율주행, 산업용 로봇 등 다양한 응용 분야에서 새로운 가능성을 열어가고 있다.
[이충현 페블스퀘어 대표]
“완벽한 AI 시대를 선도할 수 있도록 PIM기반 반도체 상용화에 앞장서겠습니다.”
이충현 페블스퀘어 대표는 반도체 설계공·정 전문가다. 일본 국비유학 프로그램을 통해 진학한 동경대학교 석·박사 과정을 거치며 첨단 반도체 기술을 연구했고, 이후 IBM 연구소에서 10나노미터(㎚), 7㎚, 5㎚ 반도체 설계와 공정기술 개발을 주도했다. 이를 통해 전통적인 컴퓨팅 구조에서 발생하는 데이터 전송간 병목 문제와 비효율적인 에너지 문제를 직접 경험했다.
이 대표는 이같은 문제 해결을 위해 AI 반도체 아키텍처, 첨단 반도체 공정, 이머징 메모리 기술 등 폭넓은 분야에서 연구를 이어가며 750건 이상의 미국 특허를 취득했다. 특히 PIM 기술의 구현 가능성을 확인하면서 창업을 결심하고, 지난 2021년에 페블스퀘어를 설립했다.
이 대표는 “올해 한독상공회의소가 주최한 이노베이션 어워드를 수상하고, 사우디 과학기술부가 주최한 국가 반도체 허브 투자 포럼 발표자로 초청받는 등 PIM 기반 파파야 칩의 성공적인 출시로 기술력을 인정받았다”며 “앞으로도 혁신적 기술 개발과 전략적 협력을 통해 글로벌 리더로서의 입지를 확고히 할 것”이라고 말했다.
※[미래 반도체 스타] 시리즈는 중소벤처기업부와 창업진흥원이 지원하는 '초격차 스타트업 1000+' 사업의 일환으로 서울대학교 시스템반도체산업진흥센터와 함께 진행한다.
박진형 기자 jin@etnews.com
