[시사오늘·시사ON·시사온= 한설희 기자]

삼성전자는 연구진이 MRAM(자기저항메모리)을 기반으로 한 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅을 세계 최초로 구현했다고 13일 밝혔다. 연구 결과는 영국 현지시간 12일 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature)에 게재됐다.

이번 연구는 삼성전자 종합기술원 정승철 전문연구원이 제1저자, 함돈희 종합기술원 펠로우 겸 하버드대학교 교수와 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여했다. 이밖에도 △삼성전자 종합기술원 △반도체연구소 △파운드리사업부 연구원들이 공동 참여했다.

기존 컴퓨터는 데이터 저장을 담당하는 ‘메모리 칩’과 데이터의 연산을 담당하는 ‘프로세서 칩’이 구분된다. 이와 달리 인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터 저장부터 연산까지 수행할 수 있는 최첨단 칩 기술이다. 메모리 내 대량의 정보를 이동 없이 메모리 내에서 병렬 연산하기 때문에, 전력 소모가 낮아 차세대 저전력 AI 칩을 만드는 기술로 주목받고 있다.

RRAM(저항메모리)과 PRAM(상변화메모리) 등 비휘발성 메모리를 활용한 인-메모리 컴퓨팅은 지난 수년간 세계적으로 관심이 높은 연구 주제였다. 다만 MRAM은 데이터 안정성이 높고 속도가 빠른 장점에도 불구하고 낮은 저항값으로 전력 이점이 크지 않아 인-메모리 컴퓨팅으로 구현되지 못했다.

삼성전자 연구진은 이같은 MRAM의 한계를 기존 ‘전류 합산’ 방식이 아닌 새로운 ‘저항 합산’ 방식으로 변형해 저전력 설계에 성공했다. 연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 숫자 분류에서는 최대 98%, 얼굴 검출에서는 93%의 정확도를 검증했다. 

이번 연구는 시스템 반도체 공정과 접목해 대량 생산이 가능한 MRAM을 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고, 차세대 저전력 AI 칩 기술의 지평을 확장했다는 데 의미가 있다는 게 삼성전자 측의 설명이다. 

연구진은 새로운 구조의 MRAM 칩을 인-메모리 컴퓨팅으로 활용할 뿐 아니라, 생물학적 신경망을 다운로드하는 ‘뉴로모픽 플랫폼’으로도 활용할 수 있다고 내다봤다. 정승철 삼성전자 종합기술원 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 연구와 개발에도 도움이 될 수 있을 것”이라고 전했다. 

한편, 삼성전자는 초격차 메모리 기술 역량을 시스템 반도체 기술과 접목해 차세대 컴퓨팅과 AI반도체 분야에서 기술 리더십을 확장해 나간다는 방침이다.