삼성전자, 뇌 닮은 뉴로모픽 반도체 논문 네이처 게재

하버드대 연구진과 공동 연구

사람의 뇌 신경망을 모방하는 뉴로모픽 반도체 관련 모습. /삼성전자 제공

삼성전자는 26일 미국 하버드대학교 연구진과 공동으로 연구한 뉴로모픽 반도체 관련 논문이 세계적인 학술지 네이처 일렉트로닉스에 게재됐다고 밝혔다.

삼성전자에 따르면 차세대 인공지능 반도체 기술인 뉴로모픽 반도체는 사람의 뇌 신경망을 모방하는 반도체로, 인지와 추론 등 뇌의 고차원 기능까지 재현하는 것이 궁극적 목표다.

학술지에 게재된 논문은 함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로우 겸 하버드대 교수, 박홍근 하버드대 교수, 황성우 삼성SDS사장, 김기남 삼성전자 부회장이 공동 집필했다. 신경망에서 뉴런(신경세포)들의 전기 신호를 나노전극으로 초고감도로 측정해 뉴런 간의 연결 지도를 복사하고, 복사된 지도를 메모리 반도체에 붙여넣어 뇌의 고유 기능을 재현하는 뉴로모픽 반도체의 기술 비전을 제안한 것이다.

초고감도 측정을 통한 신경망 지도의 복사는 뉴런을 침투하는 나노 전극의 배열을 통해 이뤄진다. 뉴런 안으로 침투, 측정 감도가 높아지면서 뉴런들의 접점에서 발생하는 미미한 전기 신호를 읽어낼 수 있다. 이로 인해 그 접점들을 찾아내 신경망을 지도화 할 수 있다. 이 기술은 삼성전자가 지난 2019년부터 하버드대 연구팀과 협업, 개발하고 있다.

삼성전자는 복사된 신경망 지도를 메모리 반도체에 붙여넣어 각 메모리가 뉴런 간의 접점의 역할을 하는 완전히 새로운 개념의 뉴로모픽 반도체를 제안했다. 또 신경망에서 측정된 방대한 양의 신호를 컴퓨터로 분석, 신경망 지도를 구성할 경우 많은 시간이 필요한데, 측정 신호로 메모리 플랫폼을 직접 구동해 신속하게 신경망 지도를 내려받는 획기적인 기술적 관점도 제시했다.

한편 사람의 뇌에 있는 100조개의 뉴런 접점을 메모리 망으로 구현하기 위해서는 메모리 집적도를 극대화 해야 한다. 이를 위해 삼성전자는 3차원 플래시 적층 기술과 고성능 D램에 적용되는 TSV(실리콘관통전극)를 통한 3차원 패키징 등 최첨단 반도체 기술의 활용을 제안했다.

함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로우는 “이번 논문에서 제안한 담대한 접근 방식이 메모리 및 시스템 반도체 기술의 경계를 넓힐 것으로 기대한다”라며 “뉴로모픽 기술을 더 발전 시키는 데 도움이 될 것으로 예상한다”라고 했다.

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