시사위크=박설민 기자  국내 연구진이 인간의 뇌를 닮은 차세대 AI반도체 기술 개발에 성공했다. 고성능 인공지능(AI) 구현, 슈퍼컴퓨터 성능 향상 등 4차 산업기술을 한 단계 진화시킬 수 있는 밑거름이 될 전망이다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 권혁준 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 AI 및 신경모사 시스템의 효율성을 가진 인간 뇌 모방 AI반도체를 개발했다고 29일 밝혔다.

전력 효율에 있어 인간의 뇌는 최고의 ‘반도체’ 장치다. 약 20W의 전력만 있으면 약 1,000억개의 신경세포와 수십조개의 시냅스로 구성된 뇌가 구동된다. 이는 전구 1개를 밝히는데 필요한 전력 수준이다. 특히 AI기술 발전에 따라 에너지 효율적이면서도 빠른 동작 속도를 가진 반도체 기술의 수요가 급증하면서 인간 뇌 모방 반도체 기술 개발 필요성도 커지고 있다.

이에 권혁준 교수팀은 강한 전기적 특성을 가진 산화하프늄과 얇은 층으로 쌓인 이황화주석을 이용해 시냅스 전계 효과 트랜지스터를 고안했다. 뉴런과 유사한 방식으로 여러 단계의 데이터를 저장할 수 있는 기능을 가진 3단자 구조의 신경망 소자이다.

연구팀은 새롭게 고안한 방식으로 AI반도체 소자를 제작했다. 그 결과, 단기·장기 특성과 같은 생물학적 특성을 성공적으로 구현했다. 뿐만 아니라 인간의 시냅스보다 1만 배나 빠른 응답 속도와 매우 적은 에너지를 소모하는 것으로 확인됐다.

권혁준 교수는 “이번 연구는 차세대 AI반도체는 저전력 소모 및 고속 연산이 요구되는 신형 컴퓨팅 아키텍쳐를 위한 중요한 발판”이라며 “향후 AI 및 머신러닝을 적용한 다양한 애플리케이션에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 개인기초연구사업, 차세대지능형반도체기술개발사업 및 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 온라인판에 2월 20일자로 게재됐다.