삼성전자, M램 기반 ‘인-메모리 컴퓨팅’ 세계 첫 구현

연구 결과 네이처에 게재
CPU 연산+저장 메모리 동시에
저전력 AI칩에 이용될 유력 기술

엠(M)램 기반 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅 세계 최초 구현에 성공한 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원(왼쪽부터), 함돈희 종합기술원 펠로우, 김상준 종합기술원 마스터. 삼성전자 제공

삼성전자 연구진이 엠(M)램(자기저항메모리·자성체 소자를 이용한 비휘발성 메모리)을 기반으로 한 인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅을 세계 최초로 구현한 연구결과를 국제학술지 <네이처>(Nature)에 공개했다.

삼성전자는 12일(현지시각) 정승철 삼성전자 종합기술원 전문연구원(제1저자)과 함돈희 종합기술원 펠로우 겸 하버드대 교수, 김상준 종합기술원 마스터가 공동 교신저자로 참여한 관련 논문이 <네이처>에 게재됐다고 13일 밝혔다. 이번 연구에는 사내 종합기술원, 반도체연구소, 파운드리사업부 연구원들도 공동으로 참여했다.

인-메모리 컴퓨팅은 메모리 내에서 데이터의 저장은 물론 연산까지 수행하는 최첨단 칩 기술로, 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 만들기 위한 유력 기술 후보로 꼽힌다. 기존 컴퓨터에서 쓰이는 ‘폰 노이만 구조’는 연산을 담당하는 중앙처리장치(CPU)와 데이터를 저장하는 메모리가 나뉘어져 있어 시피유가 연산에 앞서 필요한 데이터를 메모리에서 가져오고, 다시 연산 결과를 메모리에 저장하는 작업을 순차적으로 진행한다. 이 때문에 시피유와 메모리 간에 주고받는 데이터량이 많아 작업 처리가 지연되는 병목 현상이 발생하는 한계가 있었다.

반면, 인-메모리 컴퓨팅은 메모리의 대량 정보가 시피유로 이동하는 과정 없이 메모리 내에서 병렬 연산이 가능하기 때문에 인공지능(AI)이 빅데이터를 빛의 속도로 빠르게 처리해야 하는 작업 등에 유리하다. 그만큼 전력 소모도 기존보다 현저히 낮다. 앞서 지난 수년간 전세계 연구진들이 아르(R)램(저항메모리)과 피(P)램(상변화메모리)을 활용해 인-메모리 컴퓨팅 기술 구현에 성공한 사례는 있지만, 상대적으로 별다른 진척이 없었던 자기저항메모리 기반 인 메모리 컴퓨팅의 구현은 이번이 처음이다.

삼성전자 연구진은 데이터 안정성이 높고 속도는 빠르지만, 낮은 저항값으로 전력 면에선 이점이 적은 엠램의 한계를 뛰어넘기 위해 기존 ‘전류합산’ 대신 새로운 개념의 ‘저항합산’ 방식으로 저전력 설계에 성공했다는 게 회사 쪽 설명이다. 이번 논문의 제1저자 정승철 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 연구 및 개발에도 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

선담은 기자 [e-mail]