[테크월드뉴스=서유덕 기자] 삼성전자 연구진이 자기저항메모리(M램) 기반 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다.
데이터 저장을 담당하는 메모리 칩과 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩을 나눠 구성하는 기존 컴퓨터와 달리 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 안에서 데이터 저장과 연산을 모두 수행하는 칩 기술이다. 대량의 데이터를 이동하지 않고도 메모리에서 병렬 연산하기 때문에 전력 소모량이 적어 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 구현할 기술로 주목받고 있다.
저항메모리(R램)와 위상변화메모리(P램) 같은 비휘발성 메모리를 활용하는 인-메모리 컴퓨팅 분야는 지난 수년간 세계적으로 많은 관심을 받는 연구 주제였다. 하지만 또 다른 비휘발성 메모리 M램은 안정성이 높고 속도가 빠름에도 불구하고 낮은 저항값 때문에 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않았다.
삼성전자 연구진은 기존의 전류 합산 방식 대신 새로운 저항 합산 개념을 적용한 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안함으로써 저전력 설계에 성공, 낮은 저항값을 갖는 M램의 한계를 극복했다. 연구진은 M램 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩 성능을 AI 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도로 동작하는 것을 검증했다.
이번 연구 성과는 시스템 반도체 공정과 접목할 경우 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 M램을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는데 큰 의미가 있다.
연구진은 새로운 구조의 M램 칩을 인-메모리 컴퓨팅에 활용하는 것에 더해 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로도 활용할 수 있음을 제안했다. 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 “인-메모리 컴퓨팅은 메모리와 연산이 접목된 기술로, 기억과 계산이 혼재돼 있는 사람의 뇌와 유사한 점이 있다”며 “이번 연구가 향후 실제 뇌를 모방하는 뉴로모픽 기술의 연구·개발에 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 삼성전자 종합기술원 정승철 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 종합기술원 펠로우 겸 하버드대학교 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 삼성전자 종합기술원, 반도체연구소, 파운드리사업부 연구원들도 공동으로 연구에 참여했다. 연구 성과는 영국 현지시간 12일 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.
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