화학뉴스

IBM은 일본 라피더스(Rapidus)와 공동으로 인간의 뇌와 비슷한 구조로 정보를 고효율 처리하는 새로운 반도체 개발을 선언해 주목된다.
디지털 연산하는 현재의 인공지능(AI) 시스템은 소비전력이 많고 단일처리밖에 하지 못하는 반면, IBM이 개발을 준비하고 있는 디지털과 아날로그 경로를 모두 조합함으로써 신형 패키지에 고밀도로 실장시킨 기기는 다양한 인공지능 처리가 가능하고 소비전력도 1000분의 1로 줄일 수 있을 것으로 알려졌다.
IBM은 예전부터 뇌와 같이 동작하는 뉴로모픽 컴퓨팅(Neuromorphic Computing) 개발을 추진해왔으며 2022년 12월 라피더스와 2나노미터 이하 프로세스 개발 협업을 공식화하고 뉴로모픽 컴퓨팅 공동 개발에 본격적으로 착수했다.
0 또는 1로 이루어진 디지털 신호를 처리하는 컴퓨터로는 200kW 걸리는 계산을 뇌는 20W만에 수행할 수 있고 이미지, 냄새, 온도 등 다양한 정보가 주어졌을 때에도 필요한 데이터만 순식간에 찾아내는 능력을 갖추었기 때문에 뉴로모픽 컴퓨팅에 주목하고 있다.
IBM은 2019년 뉴욕 알버니(Albany)에 인공지능 하드웨어 센터를 설립하고 각국의 관련기업을 모아 컨소시엄을 형성한 후 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 칩 구조나 소프트웨어, 패키지 검증을 시작한 바 있다.
검증 결과 뉴로모픽 컴퓨팅 실현을 위해서는 디지털 뿐만 아니라 아날로그 코어를 조합해야 하고 이종 기기를 고밀도 실장하는 패키지가 반드시 필요하다는 결론을 내린 것으로 알려졌다.
뉴로모픽 컴퓨팅은 2나노미터 프로세스의 차세대 로직 반도체를 사용하며 수직형 기기 설계(VTFET) 기술을 사용하기 때문에 일본 경제산업성이 지원하는 라피더스와의 협력을 결정한 것으로 파악되고 있다.
차세대 로직과 조합하는 아날로그 코어는 불휘발성 메모리(NVM)로 RRAM(Resistive Random Access Memory), ECRAM(Electrochemical Random Access Memory) 등을 후보로 검토하고 있는 가운데 PCM(Phase Change Memory)이 가장 유력한 것으로 평가된다.
빈번하게 정보를 주고받는 회로를 학습시켜 교점에 PCM을 배치한다면 발열로 PCM 결정 상태가 변화하고 전해성이 향상돼 정보 전달속도가 개선될 것으로 예상하고 있다.
연산능력을 추가로 높이기 위해서는 칩간 통신속도를 높여야 하기 때문에 높은 접속성과 유연한 구조가 가능한 DBHi(Direct Bonded Heterogeneous Integration) 등 독자 패키지 구조를 개발할 계획이다.
옆으로 나열된 칩 사이를 실리콘(Silicone)으로 직접 접합시킴으로써 고밀도 배선과 소비전력 저감을 실현하는 것을 목표로 하고 있다. (K)