M램으로 메모리에서 저장과 연산 모두 수행하는 칩 기술 개발
전력 소모 감소로 차세대 저전략 AI 칩 유력 기술로 평가
전력 이점 크지 않다는 M램 한계 '저항 합산'으로 극복
AI 계산에서 숫자 분류 98%·얼굴 검출 93% 정확도 기록
삼성전자는 자사 연구진이 자기저항메모리(MRAM, Magnetoresistive Random Access Memory)를 기반으로 한 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 12일(현지시간) 세계적인 학술지 '네이처(Nature)'에 게재됐다.
인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터 저장과 연산을 수행하는 칩 기술이다. 데이터 저장을 담당하는 메모리칩과 데이터 연산을 책임지는 프로세서 칩을 별도로 구성한 기존 폰노이만 방식과 달리, 메모리 안에서 두 기능을 병렬로 처리한다. 그만큼 전력 소모가 줄어들어 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 제작하는 유력 기술로 평가된다.
이번 연구 성과는 M램의 한계를 극복했다는 점에도 의미가 크다. 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 M램을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현함으로써 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했기 때문이다.
M램은 데이터 안정성이 높고 속도가 빠른 장점에도 불구하고, 낮은 저항값을 갖는 특성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않다고 평가됐다. R램(저항메모리, Resistive RAM)과 P램(위상변화메모리, Phase-change RAM)을 활용한 연구 성과가 많았던 반면, M램에 관한 성과가 적었던 이유도 여기에 있다.
삼성전자 연구진은 이러한 M램 한계를 기존 '전류 합산' 방식이 아닌 새로운 개념의 '저항 합산' 방식의 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안함으로써 저전력 설계에 성공했다고 밝혔다. 연구진은 M램 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.
연구진은 새로운 구조의 M램 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용할 뿐 아니라, 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 제기했다.
이번 연구는 삼성전자 종합기술원 정승철 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로우 및 하버드대 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.
AI타임스 김동원 기자 goodtuna@aitimes.com
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삼성전자, M램 기반 '인-메모리 컴퓨팅' 구현...저전력 AI 칩 저변 확대 - AI타임스
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