삼성전자는 MRAM(자기저항메모리)를 기반으로 데이터의 저장과 연산까지 수행하는 최첨단 칩 기술인 ‘인-메모리(In-Memory) 컴퓨팅’을 세계 최초로 구현하며 차세대 저전력 AI 칩 기술을 확보했다고 13일 밝혔다.

기존 컴퓨터는 데이터의 저장을 담당하는 메모리 칩과 데이터의 연산을 책임지는 프로세서 칩을 따로 나누어 구성하는 것이 일반적이었다.

하지만 ‘인-메모리 컴퓨팅’은 대량의 정보 이동 없이 메모리 내에서 데이터의 저장과 연산까지 수행하는 최첨단 칩 기술로, 병렬 연산을 통해 현저히 낮은 전력을 소모한다는 특징 덕분에 차세대 저전력 인공지능(AI) 칩을 만드는 유력한 기술로 주목받고 있다.

지난 수년간, 전 세계적으로 RRAM(저항메모리), PRAM(상변화메모리) 등 비휘발성 메모리를 활용한 인-메모리 컴퓨팅의 구현은 계속해서 연구되어 왔다.

이번 연구에서 삼성전자는 또 다른 비휘발성 메모리인 MRAM에 주목했다. MRAM은 높은 데이터 안정성·빠른 속도의 장점을 가지고 있지만, 낮은 저항값을 갖는 특성으로 인해 인-메모리 컴퓨팅에 적용해도 전력 이점이 크지 않다는 한계를 가지며 구현되지 못하고 있었다.

삼성전자 연구진은 이런 MRAM의 한계를 기존의 ‘전류 합산’방식이 아닌 ‘저항 합산’의 새로운 방식의 인-메모리 컴퓨팅 구조를 제안함으로서 저전력 설계에 성공했다.

연구진은 MRAM 기반 인-메모리 컴퓨팅 칩의 성능을 인공지능 계산에 응용해 △숫자 분류(최대 98%) △얼굴 검출(최대 93%)의 부분에서 높은 정확도로 동작하는 것을 검증했다고 밝혔다.

이번 연구는 대량 생산이 가능한 비휘발성 메모리인 MRAM을 시스템 반도체 공정과 접목해 세계 최초로 인-메모리 컴퓨팅으로 구현하고 차세대 저전력 AI칩 기술의 지평을 확장했다는데 큰 의미가 있다고 삼성전자는 밝혔다.

또한, 연구진은 새로운 구조의 MRAM칩을 인-메모리 컴퓨팅과 생물학적 신경망을 다운로드하는 뉴로모픽 플랫폼으로의 활용 가능성을 동시에 제안했다.

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 연구 및 개발에도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 연구진이 발표한 결과는 영국 현지시간 12일, 세계적인 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재되었다.