KAIST, 'AI 컴퓨팅 칩' 개발
메모리·프로세스 기능소자 활용
사람 사고과정처럼 정보처리 수행
인간의 뇌 구조를 닮은 뉴로모픽 칩은 사람의 사고 과정과 비슷한 방식으로 정보를 처리하도록 개발된 반도체로 AI의 핵심 기술로 꼽힌다.
멤리스터는 메모리와 레지스터의 합성어로 메모리와 프로세스가 통합된 기능을 수행할 수 있다. 또한 뉴로모픽 칩 내부에 인공 신경망을 가장 효과적으로 구현할 수 있는 '크로스바 어레이' 제작에 가장 적합한 소자로 알려져 있다.
물리적 인공 신경망은 뉴런 회로와 시냅스 소자로 구성된다. 뉴로모픽 칩 기반의 AI 연산을 수행할 때 각 시냅스 소자에서는 뉴런 간의 연결 강도를 나타내는 전도도 가중치가 아날로그 데이터로 저장·갱신된다.
이를 통해 멤리스터의 전도도 가중치를 연속·선형적으로 갱신하면서 구부림 등 기계적 변형 상태에서도 정상 동작하는 유연 멤리스터 시냅스 소자를 제작하는 데 성공했다.
이렇게 구현한 유연 멤리스터 시냅스로 구성된 인공신경망은 기계학습을 통해 사람 얼굴을 효과적으로 인식•분류할 수 있었고 손상된 얼굴 이미지도 인식했다.
최성율 교수는 "멤리스터 소자 구동 방식이 디지털에서 아날로그로 변화하는 주요 원리가 밝혀지며 다양한 멤리스터 소자들을 디지털 메모리나 시냅스 소자로 활용할 수 있는 기술을 확보하게 됐다"며 "향후 고성능 뉴로모픽 칩 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 연구재단의 지원을 받아 장병철 삼성전자 연구원, 김성규 미국 노스웨스턴대 박사, 양상윤 KAIST 연구교수가 공동 제1저자로 연구를 수행했다.
또한 이 연구결과는 국제 학술지 '나노 레터스' 온라인판 최신호에 게재됐다.
홍정민 기자
jmhong04@dtoday.co.kr