네이처지 실린 삼성전자 신기술 보니

정승철 삼성전자 전문연구원 [사진 제공 = 삼성전자]

삼성전자 연구진이 MRAM(자기저항메모리)을 기반으로 한 인-메모리 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다. 연구 결과는 세계적인 학술지 네이처에 게재됐다.

12일(현지시간) 네이처는 MRAM 기반으로 인-메모리 컴퓨팅을 구현한 삼성전자의 연구 결과를 공개했다. 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장과 연산을 수행하는 최첨단 칩 기술을 뜻한다. 메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산하기 때문에 전력 소모가 현저히 낮다. 이같은 이유로 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다. 지난 수년간 RRAM(저항메모리)과 PRAM(상변화메모리) 등 비휘발성 메모리를 활용한 인-메모리 컴퓨팅의 구현은 전 세계적으로 관심이 높은 연구 주제였다. 다만 비휘발성 메모리인 MRAM은 인-메모리 컴퓨팅으로 구현되지 못했다. 데이터 안정성이 높고 속도가 빠른 장점에도 불구하고, 저항값이 낮다는 특성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않았기 때문이다.

삼성전자 연구진은 이러한 MRAM의 한계를 기존의 '전류 합산' 방식이 아닌 '저항 합산' 방식의 새로운 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안했고, 저전력 설계에 성공했다. 연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 작동하는 점을 확인했다. 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 점에서 의미가 크다. 연구진은 새로운 구조의 MRAM 칩을 뉴로모픽 플랫폼으로도 활용할 수 있다고 제안했다.

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

[정유정 기자]

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