삼성전자, 뇌 닮은 반도체 '뉴로모픽' 칩 기술 비전 제시...하버드대 연구진과 성과

김기남 부회장·황성우 사장과 공동 집필 논문, '네이처 일렉트로닉스'에 게재

뇌 신경망 연결 지도, 메모리칩에 복사해 붙이는 기술 제안

​삼성전자와 미국 하버드대학교 연구진이 차세대 인공지능 반도체 기술인 ‘뉴로모픽(Neuromorphic)’ 칩에 대한 미래 비전을 제시했다.

26일 삼성전자에 따르면 지난 23일 세계적 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로 겸 하버드대 교수, 박홍근 하버드대 교수, 황성우 삼성SDS 사장, 김기남 삼성전자 부회장이 집필한 관련 논문이 게재됐다.

해당 논문은 뇌 신경망에서 뉴런(신경세포)들의 전기신호를 나노전극으로 초고감도로 측정해 뉴런 간의 연결 지도를 복사하고, 이를 메모리 반도체에 붙여 넣어 뇌의 고유 기능을 재현하는 뉴로모픽 칩의 기술 비전을 제안했다.
 

함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로 겸 하버드대 교수, 박홍근 하버드대 교수, 황성우 삼성SDS 사장, 김기남 삼성전자 부회장이 집필한 이 논문은 영국 현지시간 23일 세계적 학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 게재됐다. 사진은 게재 논문 이미지. [사진=삼성전자 제공]

초고감도 측정을 통한 신경망 지도의 복사는 뉴런을 침투하는 나노 전극의 배열을 통해 이뤄진다. 뉴런 안으로 침투함으로써 측정 감도가 높아져 뉴런들의 접점에서 발생하는 미미한 전기신호를 읽어낼 수 있다. 이로 인해 그 접점들을 찾아내 신경망을 지도화할 수 있다. 이는 삼성전자가 2019년부터 하버드대 연구팀과 지속 협업해 온 기술이다.

삼성전자는 복사된 신경망 지도를 메모리 반도체에 붙여 넣어 각 메모리가 뉴런 간의 접점 역할을 하는 완전히 새로운 개념의 뉴로모픽 반도체를 제안했다. 또 측정 신호로 메모리 플랫폼을 직접 구동해 신속하게 신경망 지도를 내려받는 기술적 관점도 제시했다.

궁극적으로 사람의 뇌에 있는 약 100조개의 뉴런 접점을 메모리 망으로 구현하려면 메모리 집적도를 극대화해야 하는데, 논문은 3차원 플래시 적층 기술과 고성능 D램에 적용되는 TSV(실리콘관통전극)를 통한 3차원 패키징 등 최첨단 반도체 기술의 활용도 제안했다.

함돈희 펠로는 "이번 논문에서 제안한 담대한 접근 방식이 메모리 및 시스템 반도체 기술의 경계를 넓히고, 뉴로모픽 기술을 더 발전시키는 데 도움이 될 것"이라고 말했다.

한편 삼성전자는 기존 보유한 반도체 기술 역량을 기반으로 뉴로모픽 연구에 지속 집중해 차세대 인공지능 반도체 분야에서도 기술 리더십을 확보해 나갈 계획이다.
 

함돈희 삼성전자 종합기술원 펠로 겸 하버드대 교수 [사진=삼성전자 제공]