삼성전자가 Hot Chips 2026에서 공개한 LPDDR5X-PIM이 주목받아서 정리해 봅니다. 2021년부터 이어진 기술 흐름과 2024년·2026년에 발표된 자료를 함께 살펴보겠습니다.
데이터 이동 병목과 PIM 원리
1. 삼성전자는 2021년부터 메모리가 직접 계산하는 PIM 기술을 시연해 왔음.
2. 초기 PIM은 AMD 가속기에 들어가는 HBM 메모리에서 파일럿 형태로 활용된 바 있음.
3. 보통 D램은 데이터를 보관하고 계산은 CPU·GPU 같은 별도 칩이 담당함.
4. PIM은 D램 셀 옆에 작은 연산 장치를 붙여 기본 계산을 메모리 안에서 처리하는 기술임.
5. 주방의 재료를 매번 먼 조리대로 나르는 대신 냉장고 바로 옆에서 손질하는 구조와 비슷함.
6. 핵심은 데이터 이동을 줄이는 것임.
7. 삼성전자 손교민 마스터는 2026년 2월 GPU가 메모리 대역폭 부족으로 성능을 100% 발휘하지 못한다고 설명했으며, 대역폭은 메모리와 연산 칩 사이에서 한꺼번에 옮길 수 있는 데이터 통로의 크기임.
8. 길은 빠른데 톨게이트가 좁아서 자동차가 밀리는 상황과 같은 문제임.
9. PIM은 메모리 내부 뱅크마다 연산 유닛을 배치해 데이터를 CPU나 GPU로 보내지 않고 그 자리에서 계산함.
10. PIM이 NPU나 GPU를 없애는 것은 아니며, 기존 연산 칩과 역할을 나눠 시스템 전체 성능을 높이는 보조 엔진에 가까움.
LPDDR5X에서 PIM으로의 진화
11. 삼성전자는 2024년 4월 17일 동작 속도 10.7Gbps를 지원하는 LPDDR5X D램 개발에 성공했으며, 이 제품은 전 세대보다 성능이 25%, 용량이 30% 이상 향상된 것으로 보도됨.
12. 모바일 D램 단일 패키지에서 최대 32GB를 지원하고 소비전력도 약 25% 개선된 것으로 보도됨.
13. 삼성전자는 2024년 7월 이 제품이 동작 속도와 소비전력을 25% 이상 개선해 온디바이스 AI에 적합하다고 설명했으며, 온디바이스 AI는 데이터를 외부 서버로 보내지 않고 스마트폰이나 PC 같은 기기 안에서 직접 처리하는 방식임.
14. 삼성전자는 2024년 7월 16일 미디어텍 디멘시티 9400에 LPDDR5X 기반 16GB 패키지 검증을 완료함.
15. 기대의 불이 붙었음.
16. 다음 단계가 Hot Chips 2026에서 소개된 LPDDR5X-PIM으로, 저전력 메모리인 LPDDR5X에 인메모리 연산 로직을 더한 제품임.
LPDDR5X-PIM 성능과 효율
17. LPDDR5X-PIM은 AI 추론에서 기존 LPDDR5X보다 3.01배 빠르고 대역폭은 8배라는 결과가 단일 자료를 통해 보도됐으며, AI 추론은 이미 학습한 인공지능이 사용자의 질문이나 입력을 받아 실제 답을 계산하는 과정임.
18. 삼성전자는 가상 시험 도구인 LPDDR5X-PIM Sim으로 데이터 이동 전력이 줄고 전체 에너지 효율이 높아지는 것을 실증한 것으로 보도됐으며, 이 도구는 실물 반도체가 없어도 데이터 형식과 배치가 맞는지 미리 확인하게 해주는 일종의 가상 시제품임.
19. 기존 HBM-PIM에서 사용해 온 표준 프로토콜 BCPP와의 호환성도 유지하는 구조로 설명됨.
상용화 경쟁과 적용처 확대
20. 딥엑스 김녹원 대표는 2026년 6월 자사 DX-M2 칩에 삼성전자 LPDDR5X-PIM을 사용할 예정이라고 밝힘.
21. DX-M2는 5와트 이하 전력으로 80TOPS 계산 능력을 목표로 개발 중이며 삼성전자 파운드리 2나노 공정으로 생산될 예정이고, TOPS는 인공지능 칩이 1초에 처리할 수 있는 연산량을 나타내는 지표임.
22. DX-M2는 2027년 출시 예정이며 목표 출시가는 50달러 이하(약 6만9,100원)로 제시됨.
23. 김 대표가 언급한 퀄컴 경쟁 제품의 칩당 가격은 약 200~300달러(약 27만6,400~41만4,600원)로 보도됨.
24. SK하이닉스도 GDDR6-AiM으로 AI 추론의 80~90%를 차지하는 어텐션 연산을 맡기는 방향을 제시함.
25. SK하이닉스는 이 구조의 내부 대역폭이 16배이고 에너지 효율은 4배 가까이 개선된다고 밝힘.
26. 메모리가 계산을 돕는 흐름이 삼성전자 한곳만의 떡밥은 아니라는 의미임.
27. 삼성전자는 LPDDR5X-PIM을 주요 고객사와 개발 중이며 2026년 하반기 샘플 공급이 가능할 것으로 보도됨.
28. 삼성전자는 LPDDR 계열의 사용처를 모바일에서 AI 가속기·서버·고성능컴퓨팅·자동차까지 넓힐 방침임.
양산 불확실성과 기술적 과제
29. 여기서 문제가 보임.
30. 다만 현재 수집된 자료에서는 LPDDR5X-PIM이 실제 PC나 스마트폰 완제품에 탑재된 사례와 구체적인 모델명이 확인되지 않음.
31. 양산 일정·고객사·가격·수율과 실제 벤치마크 원문도 아직 확인이 필요한 부분임.
32. LPDDR6-PIM 표준화 진행 상황은 자료가 엇갈리며, 김녹원 대표는 2026년 6월 표준화가 끝났다고 설명했지만 삼성전자 이석한 수석은 같은 달 JEDEC 태스크그룹에서 논의 중이라고 밝힘.
33. PIM은 공짜 성능이 아님.
34. 연산 블록을 넣으면 D램 다이 면적이 커지고 비용 상승과 전압 저하 압박이 생김.
35. 발열로 데이터 누설이 심해질 수 있어 전력관리칩 용량 확대와 패키징 발열 제어 연구도 필요함.
한줄 코멘트. LPDDR5X-PIM은 메모리를 단순한 데이터 창고에서 연산 보조 엔진으로 바꾸려는 기술임. 3.01배 추론 성능과 8배 대역폭이 실제 완제품에서도 재현된다면 온디바이스 AI의 속도와 전력 문제를 함께 줄일 가능성이 있음. 다만 아직 PC·스마트폰 탑재 사례와 양산 조건이 확인되지 않았고 표준화 설명도 엇갈리는 만큼, 2026년 하반기 샘플과 2027년 DX-M2 출시까지 지켜볼 필요가 있음.
참고한 자료
- Tom · Hot Chips 2026: Samsung makes LPDDR5X smart with logic unit in memory — LPDDR5X-PIM is 3.01x faster than LPDDR5X in AI inference with 8x the bandwidth 2026-08-25
- 아시아투데이 · 삼성전자, 업계 최고 속도 스마트폰 D램 동작 검증 2024-07-16
- zdnet.co.kr · 삼성 LPDDR5X-PIM 사용한 AI칩 내년 나온다 2026-06-04
- 연합뉴스 · 삼성전자, 업계 최고 속도 LPDDR5X D램 개발…하반기 양산 2024-04-17
- zdnet.co.kr · 삼성전자, AI 메모리 혁신 'PIM' 상용화 박차… "LPDDR6 표준 논의 중" 2026-02-11
- zdnet.co.kr · 삼성·SK "온디바이스 AI, PIM으로 뚫는다"…메모리 연산 시대 본격화 2026-06-12
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