삼성전자 연구진이 자기저항메모리(MRAM)를 기반으로 한 ‘인-메모리’ 컴퓨팅을 세계 최초로 구현하고, 연구 결과를 지난 12일(현지시간) 영국의 유명 학술지 '네이처'에 게재했다고 13일 밝혔다.
이번 연구는 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원이 제1 저자로, 함돈희 종합기술원 펠로우 겸 하버드대학교 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 삼성전자 종합기술원, 반도체연구소, 파운드리 사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다.
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| ▲ 정승철 삼성전자 전문연구원(좌), 함돈희 삼성전자 펠로우(우) [삼성전자 제공] |
기존 컴퓨터는 데이터의 저장을 담당하는 메모리 칩과 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩을 따로 나누어 구성한다.
반면 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장과 연산을 모두 수행하는 최첨단 칩 기술이다. 메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 병렬 연산하기 때문에 전력 소모가 현저히 낮다. 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다.
저항메모리(RRAM)와 상변화메모리(PRAM) 등 비휘발성 메모리를 활용한 인-메모리 컴퓨팅 구현은 지난 수년간 전 세계적으로 관심이 높은 연구 주제였다.
하지만 또 다른 비휘발성 메모리 MRAM은 높은 데이터 안정성과 빠른 속도에도 불구하고 낮은 저항값을 갖는 특성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않아 구현되지 못했었다.
삼성전자 연구진은 이 같은 MRAM의 한계를 기존의 '전류 합산' 방식이 아닌 새로운 개념의 '저항 합산' 방식의 인-메모리 컴퓨팅 구조로 제안해 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 공정으로 대량 생산이 가능한 MRAM을 세계 최초 인-메모리 컴퓨팅으로 구현했다는 데 큰 의미가 있다. 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는 평가다.
연구진은 새 구조의 MRAM 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용하고 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 함께 제안했다.
정승철 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.
[메가경제=김형규 기자]
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