삼성전자가 새로운 방식의 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅으로 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩 기술지평을 확장했다. 삼성전자는 초격차 메모리 기술 역량을 시스템 반도체 기술과 접목해 차세대 컴퓨팅, AI 반도체 분야 기술 리더십을 확장할 방침이다.

삼성전자는 “연구진이 MRAM(자기저항메모리) 기반 인-메모리 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다”고 13일 밝혔다. 관련 연구결과는 12일(영국 현지시간) 세계적인 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.

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

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

반면 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장 뿐 아니라 데이터의 연산까지 수행한다. 대량의 데이터를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산하기에 전력 소모가 현저히 낮다. 이에 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다.

산·학계가 인-메모리 컴퓨팅 구현에 주로 활용한 건 비휘발성 메모리 중 ‘RRAM(저항메모리)’과 ‘PRAM(상변화메모리)’이다. 또 다른 비휘발성 메모리인 MRAM은 데이터 안정성이 높고 속도가 빠르지만 낮은 저항값을 가져 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않았다.

그러나 삼성전자 연구진은 이런 MRAM의 한계를 새로운 개념의 구조로 뛰어넘었다. 기존 ‘전류 합산’ 방식이 아니라 '저항 합산' 방식의 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안했고 저전력 설계에 성공했다. MRAM은 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능하다.

연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다. 특히 연구진은 MRAM 칩을 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로 활용 가능성도 함께 제안했다.

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

[신아일보] 장민제 기자

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