기사제목: f삼성전자, 인간 뇌 닮은 AI 반도체 기술 구현…세계 최초 기사내용: f삼성전자가 사람의 뇌를 닮은 차세대 반도체 기술을 구현할 길을 열었다.
삼성전자 연구진은 자기저항메모리(M램)을 기반으로 한 인 메모리 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다.
해당 연구는 12일(현지시간) 세계적인 학술지인 네이처에 게재했다.
이로써 데이터 저장과 연산까지 동시에 수행할 수 있는 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩 상용화를 앞당길 것으로 관측된다.
이번 연구는 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로우(하버드대학교 교수)와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다.
삼성전자 종합기술원, 반도체연구소, 파운드리사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다.
5세대 이동통신(5G)과 AI, 사물인터넷(IoT), 자율주행 기술의 발전으로 처리할 데이터 양이 늘어나면서 인 메모리 컴퓨팅 기술을 메모리 칩에 적용해 저전력 고성능을 구현하는 데 집중하고 있다.
인 메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장 뿐 아니라 연산까지 수행한다.
기존 컴퓨터는 데이터의 저장을 담당하는 메모리 칩과 중앙처리장치(CPU)같은 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩이 각각 탑재해야 했다.
메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산이 이뤄지는 까닭에 전력 소모가 현저히 낮다.
때문에 차세대 저전력 AI 칩을 만드는 유력한 기술로 꼽힌다.
현재 저항메모리(R램)과 상변화메모리(P램) 등 차세대 메모리와 접목해 성능을 대폭 끌어올리는 연구가 활발히 진행 중이다.
특히 D램을 대체할 것으로 기대되는 M램 관련 연구는 전 세계적인 관심사였다.
M램은 전류와 함께 자기장이 가해지면 물체의 자성과 저항값이 변하는 원리를 활용해 데이터를 저장하는 메모리다.
반도체 내부의 자기메모리 셀에 자기장이 가해지는 방향에 따라 데이터가 기록된다.
낸드플래시처럼 전원이 끊기더라도 데이터가 지워지지 않고, D램 못지 않은 데이터 처리 속도를 갖고 있다.
또 데이터 다운로드 속도를 크게 향상시킬 수 있는데다, 메모리와 프로세스 칩 사이 데이터 교환에 따른 병복현상으로 속도가 제한되는 현상을 없앨 수 있다.
컴퓨터에 탑재될 경우, 전원을 켜는 즉시 부팅과정 없이 작동된다.
획기적인 성능에도 굴구하고 M램은 저항값이 낮아 인 메모리 컴퓨팅 기술을 적용해도 전력 소모 측면에서 이점이 크지 않았다.
이 같은 한계로 인해 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능함에도 사업화가 제한적으로 이뤄졌다.
연구진은 기존의 전류 합산 방식이 아닌 저항 합산 방식의 인 메모리 컴퓨팅 구조를 제안함으로써 M램의 한계를 보완한 저전력 설계에 성공했다.
또 M램 기반 인 메모리 컴퓨팅 칩을 AI 계산에 응용한 결과, 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.
아울러 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 함께 제안했다.
뉴로모픽은 인간의 뇌 신경망을 본따 만든 AI 반도체다.
삼성전자 관계자는 데일리임팩트에 기존에는 D램이나 낸드플래시를 활용해 AI반도체 기술을 구현했는데, 세계 최초로 인 메모리 컴퓨팅 기술을 적용, 차세대 저전력 AI 칩 기술이 보다 확장됐다는 것에 의미가 있다고 말했다.
이어 인 메모리 컴퓨팅은 사람의 뇌와 유사한 점이 있는 만큼, M램을 활용한 이번 연구로 뉴로모픽 기술 개발과 연구를 진전시키는 데 도움이 될 것으로 기대한다고 말했다.