삼성전자 연구진이 저장과 연산을 동시에 함으로써 마치 사람의 뇌와 같은 역할을 할 수 있는 자기저항메모리(MRAM·M램)를 기반으로 한 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술을 세계 최초로 구현했다.
삼성전자는 M램을 활용한 ‘인-메모리’ 컴퓨팅을 세계 최초로 구현하고 12일(영국 현지 시간) 세계적인 학술지 ‘네이처’에 게재했다고 밝혔다. 이번 연구는 정승철(사진) 삼성전자 종합기술원 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로 및 하버드대 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 삼성전자 종합기술원과 반도체연구소·파운드리사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다.
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.
그간 MRAM은 저항값이 낮아 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 절감 효과가 크지 않았다. 삼성전자 연구진은 기존의 ‘전류 합산’ 방식이 아닌 새로운 개념의 ‘저항 합산’ 방식으로 구조를 바꿔 저전력 설계에 성공했다. 연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 AI 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 확장했다는 데 큰 의미가 있다고 삼성전자는 설명했다. 연구진은 새로운 구조의 MRAM 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용할 뿐 아니라 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 함께 제안했다.
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