초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
◦ 차세대 Vision 그래픽스, 대용량 멀티미디어 데이터 처리, 복합 스마트 센서 기반 상황인지, 데이터 마이닝과 같은 응용을 위한 메모리성능을 향상하는 PIM 아키텍처의 원천기술을 개발하고 이를 위한 시스템 소프트웨어의 최적화 개발을 목표로 함
- PIM 아키텍처개발
- PIM용 연산 유닛 개발
- 3차원 적층구조 DRAM 및 연산로직 인터페이스 개발
- 고속 동작이 가능한 DRAM-기반 CAM cell 개발
- DRAM 및 FLASH의 PIM 집적회로 개발<

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
◦ 차세대 Vision 그래픽스, 대용량 멀티미디어 데이터 처리, 복합 스마트 센서 기반 상황인지, 데이터 마이닝과 같은 응용을 위한 메모리성능을 향상하는 PIM 아키텍처의 원천기술을 개발하고 이를 위한 시스템 소프트웨어의 최적화 개발을 목표로 함
- PIM 아키텍처개발
- PIM용 연산 유닛 개발
- 3차원 적층구조 DRAM 및 연산로직 인터페이스 개발
- 고속 동작이 가능한 DRAM-기반 CAM cell 개발
- DRAM 및 FLASH의 PIM 집적회로 개발
- PIM (메모리, 연산유닛, 어레이 인터페이스) 시뮬레이터 개발 및 최적화
- PIM 실행환경에 최적화된 프로그래밍 모델 개발
- PIM 환경을 위한 컴파일러 개발
- PIM 시스템 라이브러리, 운영체제 최적화 개발
- 메모리 인터페이스 표준 제안

□ 개발내용 및 결과
◦ 본 연구는 메모리 대역폭과 에너지 효율의 향상을 위한 메모리 내부에 다수의 연산유닛을 포함하는 PIM 아키텍처를 개발하고, PIM 아키텍처에 최적화된 메모리 구조 및 고속 인터페이스 기술을 확보
◦ PIM 플랫폼을 위한 프로그래밍 모델, 컴파일러 및 S/W 라이브러리를 포함한 통합 S/W 환경을 제공하여, PIM 아키텍처를 이용한 어플리케이션 개발시 편의성 및 확장성을 확보
◦ PIM 아키텍처를 개발하기 위한 연산유닛의 시스템 반도체와 메모리 반도체를 융합하는 원천기술을 확보하여 국내외 다수의 SCI 논문을 발표하고, 특허 출원 및 등록을 진행하였으며, PIM 연결을 위한 메모리 인터페이스의 표준화를 진행

□ 기술개발 배경
◦ 메모리 데이터 처리 속도의 발전은 차세대 컴퓨팅 환경을 위한 요구사항을 만족시키지 못하는 상황
◦ 메모리 반도체와 시스템 반도체인 프로세서의 융합을 통해 에너지 효율을 높이려는 PIM(Processor in Memory)의 핵심 원천 기술의 연구가 진행
◦ 메모리와 마이크로프로세서가 하나로 합쳐짐으로써 메모리와 마이크로프로세서 간의 데이터의 인터페이스에서 소모되는 파워 소비를 절감할 수 있고 또한 메모리의 대역폭을 넓게하여 데이터의 입출력속도를 획기적으로 개선시킬 수 있음

□ 핵심개발 기술의 의의
◦ 본 과제의 연구 결과는 이전 시스템에서 CPU 발전 속도 대비 메모리의 발전 속도가 느려서 발생하는 병목현상을 해결할수 있는 솔루션을 제공하는 기술로서, CPU와 메모리 간의 통신 throughput 개선을 통해 전체 시스템 성능을 향상시킴
◦ 또한, PIM 아키텍처 구성을 위한 PIM용 연산유닛 IP, 메모리 IP 개발 및 PIM용 연산유닛과 메모리 융합 아키텍처 제공으로 H/W IP 솔루션을 제공하며, 이를 구동할 수 있는 통합 S/W 제공으로 호환성, 이식성, 확장성을 확보하였음

□ 적용 분야
◦ PIM 아키텍처 기술은 휴대폰의 모바일 프로세서뿐만 아니라 대용량 빅 데이터처리와 같은 개방형 운영체제를 필요로 하는 다양한 차세대 컴퓨팅 시스템에서 시스템의 성능 및 에너지 효율을 높이는 핵심 메모리 부품으로 사용될 수 있으며, 컴퓨팅 패러다임을 변화시킬 수 있는 핵심 기술임
◦ 특히, 스마트 멀티미디어 처리용 IT기기, 모바일용 정보기기에 성능과 에너지 효율의 장점으로 인해 높은 활용이 기대 됨. 스마트 단말에서의 대용량 멀티미디어기반 지능화 처리에 적용되어 최적의 영상/음성 처리 수행 할 수 있음,
◦ 향후, PIM기반의 병렬화된 시스템 기술로의 고도화를 통해 고성능용 노트북, 데스크탑, 메인 프레임에 적용되어 시스템 성능을 크게 향상 시킬 필수 부품으로 활용 될 것으로 예상 됨

(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
• 목차 ... 25
• 제 1 장 서론 ... 27
• 제 1 절 과제의 개요 ... 27
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 28
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
• 1. 최종목표 ... 28
• 2. 개발기술의 평가 방법 및 평가 항목 ... 34
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 36
• 1. 연차별 개발 목표 요약 ... 36
• 2. 1차년도 ... 38
• 3. 2차년도 ... 44
• 4. 3차년도 ... 50
• 5. 4차년도 ... 54
• 6. 5차년도 ... 58
• 7. 6차년도 ... 62
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 64
• 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 65
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 66
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 66
• 1. 연차별 연구개발 추진 방향 ... 66
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 67
• 3. 기술개발 결과 ... 104
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 256
• 1. 기본 추진 전략 ... 256
• 2. 기술개발 추진 내용 ... 257
• 3. 기술개발팀 편성도 ... 260
• 4. 추진일정 ... 261
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 266
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 267
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 271
• 제 4 장 사업화 계획 ... 283
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 283
• 제 2 절 사업화 계획 ... 285
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 285
• 제 5 장 부 록 ... 286
• 부록 I. 시험성적서 ... 286
• 부록 II. 지식재산권 증빙 ... 339
• 부록 III. 논문 증빙 ... 385
• 끝페이지 ... 458