▲(왼쪽부터) 삼성전자 함돈희 펠로우, 정승철 전문연구원, 김상준 마스터



차세대 저전력 AI 칩 유력 기술로 주목
향후 뉴로모픽 기술·연구·개발 도움 기대

삼성전자가 기존 자기저항메모리(이하 MRAM)의 한계를 뛰어넘어 저전력 설계에 성공해 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다.

삼성전자는 연구진이 MRAM을 기반으로 한 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다고 13일 밝혔다.

기존 컴퓨터는 데이터의 저장을 담당하는 메모리 칩과 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩을 따로 나누어 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 인공지능(AI) 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다.

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

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 이러한 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 응용했다.

숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.

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

연구 결과는 영국 현지시간 12일 세계적인 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

이번 연구는 삼성전자 종합기술원 정승철 전문연구원을 필두로 함돈희 종합기술원 펠로우 및 하버드대학교 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다.

삼성전자 종합기술원, 반도체연구소, 파운드리사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다.

정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “인-메모리 컴퓨팅은 메모리와 연산이 접목된 기술로, 기억과 계산이 혼재되어 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.