삼성전자는 미국 하버드 대학교 연구진과 차세대 인공지능 반도체 기술 '뉴로모픽 (Neuromorphic) 칩'에 대한 미래 비전을 제시했다고 26일 밝혔다.
뉴로모픽 반도체는 사람의 뇌 신경망에서 영감을 얻어 이를 토대로 한 반도체다. 이 반도체는 인지, 추론 등 뇌의 고차원 기능까지 할 수 있는 게 궁극적 목표다.
결국 기존의 인공지능(AI) 단계를 뛰어넘어 반도체가 마치 사람의 뇌 처럼 추론까지 하는 최첨단 반도체가 삼성전자에 의해 개발중인 셈이다.
함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로우 겸 하버드대 교수, 박홍근 하버드대 교수, 황성우 삼성SDS사장, 김기남 삼성전자 부회장이 공동집필한 이 논문은 영국 현지시간 23일 세계적인 학술지 '네이처 일렉트로닉스'에 게재됐다.
이번 논문은 뇌 신경망에서 뉴런(Neuron·신경세포)의 전기 신호를 나노(Nano) 전극으로 측정해 뉴런 간 연결 지도를 '복사(Copy)'하고 복사된 지도를 메모리 반도체에 '붙여넣어(Paste)', 뇌의 고유 기능을 재현하는 뉴로모픽 칩 기술 비전을 제안했다.
초고감도 측정을 통한 신경망 지도의 복사는 뉴런을 침투하는 나노 전극 배열을 통해 이뤄진다. 뉴런 안으로 침투해 측정 감도가 높아져 뉴런의 접점에서 발생하는 미미한 전기 신호를 읽어낼 수 있다. 이를 통해 접점을 찾아내 신경망을 지도화할 수 있다.
이번 성과는 삼성전자가 2019년부터 하버드대 연구팀과 꾸준히 노력한 결과다.
특히 삼성전자는 복사된 신경망 지도를 메모리 반도체에 붙여넣어 각 메모리가 뉴런 간 접점 역할을 하는 새로운 개념의 뉴로모픽 반도체를 제안했다. 또 신경망에서 측정된 방대한 양의 신호를 컴퓨터로 분석한다. 이를 통해 측정 신호로 메모리 플랫폼을 직접 구동해 신속하게 신경망 지도를 내려받는 획기적인 기술적 관점도 선보였다.
이 플랫폼은 일반적으로 사용되는 메모리인 플래시와 다른 형태 비휘발성 메모리인 저항 메모리(RRAM) 등을 활용할 수 있다.
사람 뇌에 있는 약 100조 개 뉴런 접점을 메모리 망으로 구현하려면 메모리 집적도를 극대화해야 한다. 이를 위해 3차원 플래시 적층 기술과 고성능 D램에 적용되는 TSV(실리콘관통전극)를 통한 3차원 패키징 등 최첨단 반도체 기술도 활용될 전망이다.
이번 연구는 학계와 기업이 참여해 신경 과학과 메모리 기술을 접목해 차세대 인공지능 반도체에 대한 비전을 제시했다는 점에서 의의가 있다.
함 펠로우는 "이번 논문에서 제안한 담대한 접근 방식이 메모리와 시스템 반도체 기술 경계를 넓히고 뉴로모픽 기술을 더 발전 시키는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다.
삼성전자는 기존 보유한 반도체 기술 역량을 기반으로 뉴로모픽 연구에 지속 집중해 차세대 인공지능 반도체 분야에서도 세계 1위를 거머쥘 방침이다.
한현주 글로벌이코노믹 기자 kamsa0912@g-enews.com
