중국에서 인공지능(AI)을 획기적으로 발전시키고 운영에 드는 시간과 에너지 효율성까지 크게 향상할 수 있는 ‘멤리스터 반도체(memristor chip)’에 대한 최신 연구 결과가 발표됐다. 미국의 기술 제재로 인해 반도체 자구책 마련에 집중하는 가운데 나온 성과라 주목된다.

사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 11일(현지시간) 중국 칭화대 연구진이 지난달 사이언스 저널에 시스템에 완전 통합된 멤리스터 반도체 연구 결과를 발표했다고 보도했다. 

이에 따르면 이 반도체는 인간과 유사하게 학습할 수 있는 AI 개발이 가능해 스마트 장치와 자율 주행 작동 방식에 영향을 미칠 수 있다. 

멤리스터 칩은 전통적인 컴퓨팅 기술의 이른바 ‘폰 노이만 병목현상’을 해결할 수 있다. 폰 노이만 병목현상은 프로세서(CPU)와 메모리 간에 주고받는 데이터양이 폭증하면서 작업처리가 지연되는 것으로, 컴퓨터 기본원리를 만든 수학자 노이만의 이름을 땄다.

멤리스터는 메모리와 레지스터의 합성어로, 전원공급이 끊겼을 때도 이전의 상태를 기억할 수 있는 칩이다. 이를 통해 개선 기반 학습을 할 수 있고, 새로운 정보를 학습하면서도 기존에 습득한 지식을 유지할 수 있다. 

특히 학습과정에서 소모되는 전력과 시간을 크게 줄일 수 있다. 

사람의 뉴런이 뇌에서 데이터를 전달하는 방식을 모방한 인공신경망 훈련은 컴퓨팅 장치와 메모리 장치 간 데이터를 이동이 필요하다. 반면 멤리스터 기반 컴퓨팅은 외부 메모리 소스 없이 온칩에서 학습을 진행, 전력과 시간을 크게 줄일 수 있다. 

연구진은 “학습 아키텍처에 대한 추가 연구를 통해 AI 처리용으로 설계된 현재 기계보다 에너지 효율성을 75배 높일 수 있을 것”이라고 기대했다. 

SCMP는 “칭화대 연구진의 성취는 미국의 첨단 반도체 수출 통제와 제재 속에서 중국이 발표한 일련의 반도체 혁신 중 가장 최신의 것”이라고 평가했다.

다만 아직 실험실 단계의 이 반도체가 상용화되기까지는 오랜 시간이 걸릴 것으로 보인다. 연구진은 “이번 연구는 높은 에너지 효율성과 광범위한 학습 기능을 갖춘 미래 칩을 향한 중요한 단계”라면서도 “연구개발, 특히 대규모 통합을 위한 반도체 엔지니어링에는 여전히 과제가 남아있다”고 지적했다. 

앞서 화웨이가 지난 8월 말 출시한 스마트폰 ‘메이트 60 프로’에 첨단 반도체가 장착된 것으로 알려지며, 중국이 어떻게 미국의 제재를 뚫고 7나노 공정 프로세서가 내장된 스마트폰을 출시했는지 의문이 제기되고 있다.

이에 대해 SCMP는 “중국이 미국의 기술 없이 첨단 반도체를 제조할 전문지식이 있느냐에 대한 의문이 제기되는 가운데 중국의 새로운 멤리스터 칩은 그러한 기술의 개발을 향한 중요한 발걸음”이라고 전했다.

박찬 기자 cpark@aitimes.com