[e돋보기] 인공신경망 반도체

[양태훈기자] 뇌신경모방(뉴로모픽) 칩 개발 핵심인 인공신경망 반도체 소자가 반도체 업계의 블루오션으로 뜨고 있다.

생물학의 신경망(동물의 중추신경계, 두뇌)에서 영감을 얻어 통계학적 학습 알고리즘을 실행하는 인공신경망 반도체 소자는 시냅스(뉴런에서 다른 세포로 신호를 전달하는 연결지점)의 결합으로, 네트워크를 형성한 인공 뉴런(노드)이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화, 문제를 해결할 수 있는 기능을 제공한다.

뉴런 시스템의 상호연결을 통해 패턴인식과 같은 기계학습을 수행, 함수를 추론하거나 인공 기관의 움직임을 조정할 수 있고 컴퓨터의 수치 제어도 가능하다.

이를 활용하면 현재의 컴퓨팅 시스템이 쉽게 인식하지 못하는 비정형적인 문자나 이미지, 음성, 영상 등의 데이터를 더 빠르게 처리, 과도한 하드웨어 사용에 따른 전력 소비 증가 등의 문제도 해결할 수 있다.

외부에서 입력된 명령을 동시다발적으로 연간, 처리할 수 있는 신개념 컴퓨팅 시스템을 만들 수 있는 것이다.

대표적으로 컴퓨터가 사람의 개입 없이 스스로 학습해 데이터를 하나로 분류하거나 모으는 '딥러닝' 기술을 꼽을 수 있다.

현재 구글, 페이스북, 네이버 등의 업체들은 딥러닝 기법을 활용해 사용자의 얼굴을 인식, 신원을 판별하거나 음성을 통해 이미지를 검색·분류하고 있다.

SK하이닉스는 이와 관련해 지난 13일, 인간의 뇌와 닮은 뉴로모픽 칩 기반이 되는 인공신경망 반도체 소자 개발에 나선다고 발표했다.

미국 스탠퍼드대학교와 강유전체 물질을 활용한 '인공신경망 반도체 소자 공동 연구개발' 협약을 체결, 반도체 장비 업체 램 리서치와 재료업체 버슘 머티리얼즈와도 손을 잡았다.

전압을 가하지 않은 상태에서 분극(전기를 유전체에 흘려 음극과 양극을 만드는 것) 상태를 유지할 수 있는 '강유전체'를 활용, 데이터 저장의 기본 구조인 '0'과 '1'보다 다양한 형태의 데이터 기억을 가능하게 하는 것이 목표다.

삼성전자 역시 뉴로모픽 칩 개발을 위해 인텔의 'x86'을 대체할 수 있는 새로운 아키텍처를 개발, 퀄컴은 뉴로모픽 칩을 스마트폰에 적용하기 위한 연구개발을 진행하고 있는 것으로 알려졌다.