삼성전자가 세계 최초로 M램도 직접 생각할 수 있게 만드는 방법을 고안했다. 차세대 저전력 인공지능 칩에 활용할 수 있을 전망이다.

삼성전자는 12일 학술지 네이처에 'A crossbar array of magnetoresistive memory devices for in-memory computing'라는 제목의 논문이 게재됐다고 13일 밝혔다.

이 논문은 M램을 기반으로한 인-메모리 컴퓨팅을 세계 최초로 구현하는 내용이다. 종합기술원 정승철 전문연구원이 제1저자로, 함돈희 펠로우와 김상준 마스터가 공동 교신저자에 이름을 올렸다. 반도체연구소와 파운드리사업부 연구원도 공동으로 연구에 참여했다.

인-메모리 컴퓨팅은 메모리에서 데이터를 저장하는 것뿐 아니라 데이터를 연산하는 기능까지 수행할 수 있는 최첨단 칩 기술이다. 종전에 컴퓨팅은 데이터를 저장하는 메모리와 연산을 책임지는 프로세서를 따로 구성해 데이터를 이동하는 시간과 전력 소모 등이 적지 않았지만, 인-메모리 컴퓨팅은 대량의 정보를 메모리 내에서 병렬 연산할 수 있어 전력 소모를 현저히 낮출 수 있다. 차세대 저전력 인공지능(AI)칩을 만드는 유력한 기술로 주목 받는다.

반도체 업계에서는 차세대 비휘발성 메모리로 인-메모리 컴퓨팅을 구현하려는 시도를 이어왔다. M램도 차세대 비휘발성 메모리로, 안정성이 높고 속도가 빠르며 내구성도 높아 파운드리에 내장하거나 전장용으로 주목받아왔다.

그러나 저항값이 낮아 인-메모리 컴퓨팅으로는 이점이 크지 않았다. 삼성전자 연구진은 '전류 합산'이 아닌 새로운 개념의 '저항 합산' 방식으로 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안하면서 저전력 설계에 성공했다.

연구진은 M램 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩 성능이 인공지능 계산에서 숫자 분류 최대 98%, 얼굴 검출에서 93% 정확도로 동작하는 것을 검증하기도 했다.

삼성전자는 이번 연구가 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 MRAM을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고, 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는데 큰 의미가 있다고 평가했다.

또 연구진은 새로운 구조의 M램 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용할 뿐 아니라, 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성도 함께 제안했다.

삼성전자 종합기술원 정승철 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.