삼성전자, 인간 뇌 닮은 '인-메모리 컴퓨팅' 세계 첫 구현


MRAM 기반 데이터 저장과 연산까지 수행…AI·뉴로모픽 칩 기술 확장

[아이뉴스24 민혜정 기자] 삼성전자 연구진이 저장과 연산을 동시에 수행해 인간의 뇌와 같은 역할을 할 수 있는 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술을 세계 최초로 구현했다. 이 연구 결과는 세계적인 학술지 네이처에 게재됐다.

삼성전자는 자기저항메모리(MRAM)를 기반으로 한 '인-메모리 컴퓨팅'을 세계 최초로 구현하고 세계적인 학술지 네이처에 게재했다고 13일 밝혔다.

이번 연구는 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로우 및 하버드대학교 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 삼성전자 종합기술원과 반도체연구소, 파운드리사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다.

정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원 [사진=삼성전자 ]

기존 컴퓨터는 데이터의 저장을 담당하는 메모리 칩과 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩을 따로 나눠 구성한다.

인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장뿐 아니라 데이터의 연산까지 수행하는 최첨단 칩 기술이다. 메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산하기 때문에 전력 소모가 현저히 낮아 차세대 저전력 AI 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다.

저항메모리(RRAM)와 상변화메모리(PRAM) 등 비휘발성 메모리를 활용한 인-메모리 컴퓨팅의 구현은 지난 수년간 전 세계적으로 관심이 높은 연구 주제였다.

그러나 또 다른 비휘발성 메모리인 MRAM은 데이터 안정성이 높고 속도가 빠른 장점에도 불구하고, 낮은 저항값을 갖는 특성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않아 인-메모리 컴퓨팅으로 구현되지 못했다.

삼성전자 연구진은 이같은 MRAM의 한계를 기존의 전류 합산 방식이 아닌 새로운 개념의 저항 합산 방식의 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안함으로써 저전력 설계에 성공했다.

연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.

이번 연구는 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 MRAM을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고, 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는데 큰 의미가 있다.

연구진은 새로운 구조의 MRAM 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용할 뿐 아니라 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 함께 제안했다.

정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "인-메모리 컴퓨팅은 메모리와 연산이 접목된 기술로 기억과 계산이 혼재돼 있는 사람의 뇌와 유사한 점이 있다"며 "이번 연구가 향후 실제 뇌를 모방하는 뉴로모픽 기술의 연구 및 개발에도 도움이 될 수 있을 것"이라고 말했다.

/민혜정 기자(hye555@inews24.com)







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