뇌에서 영감을 받은 확장성이 뛰어난 뉴로모픽 하드웨어

한국과학기술원(KAIST) 연구원들은 단일 트랜지스터 뉴런과 시냅스를 공동 통합하여 뇌에서 영감을 받은 확장성이 뛰어난 뉴로모픽 하드웨어를 제작했습니다. 표준 실리콘 CMOS 기술을 사용하는 뉴로모픽 하드웨어는 칩 비용을 줄이고 제조 절차를 단순화할 것으로 기대됩니다.

뉴로모픽 하드웨어는 인간의 두뇌를 모방하여 초저전력을 소비하는 인공 지능 기능 때문에 많은 주목을 받았습니다. 뉴로모픽 하드웨어가 작동하려면 생물학적 뇌와 마찬가지로 특정 신호를 통합할 때 스파이크를 생성하는 뉴런과 두 뉴런 간의 연결을 기억하는 시냅스가 필요하다. 그러나 디지털 또는 아날로그 회로에 구성된 뉴런과 시냅스는 큰 공간을 차지하기 때문에 하드웨어 효율성과 비용 측면에서 한계가 있다. 인간의 뇌는 약 1011개의 뉴런과 1014개의 시냅스로 구성되어 있기 때문에 모바일과 IoT 기기에 적용하기 위해서는 하드웨어 비용의 개선이 필요하다.

이 문제를 해결하기 위해 연구팀은 단일 트랜지스터로 생물학적 뉴런과 시냅스의 동작을 모방하여 8인치 웨이퍼에 공동 통합했습니다. 제조된 뉴로모픽 트랜지스터는 현재 양산되고 있는 메모리 및 로직용 트랜지스터와 동일한 구조를 갖는다. 또한 뉴로모픽 트랜지스터는 마치 동전에 머리와 꼬리가 있는 것처럼 뉴런과 시냅스의 역할을 모두 하는 '야누스 구조'로 구현될 수 있음을 처음으로 입증했습니다.

최양규 교수는 이번 연구가 복잡한 디지털과 아날로그 회로를 기반으로 하는 뉴런과 시냅스를 단일 트랜지스터로 대체해 하드웨어 비용을 획기적으로 줄일 수 있다고 말했다. 제1저자인 한준규 박사는 “표준 CMOS 공정을 이용해 단일 트랜지스터 뉴런과 시냅스를 동일한 웨이퍼에 통합함으로써 뉴로모픽 하드웨어의 하드웨어 비용이 개선되어 뉴로모픽 하드웨어의 상용화가 가속화될 것”이라고 말했다. .