KAIST, 데이터 변화 속도에 맞춰 반응하는 'AI 반도체' 개발

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 데이터 변화 속도에 따른 반응 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 혁신적인 AI 반도체 소자를 개발했다. 이 기술의 핵심은 ‘프로그래머블 동적 멤트랜지스터(PDM)’로, 다양한 정보 처리 능력을 한층 강화하여 자율주행차, 로봇, 웨어러블 기기 등 실시간 AI 응용 분야에 기여할 것으로 기대된다.

혁신적 접근, 데이터 처리의 새로운 시대

기존의 AI 반도체는 입력 신호에 반응하는 속도와 정보를 기억하는 시간이 고정되어 있어, 다양한 데이터의 변화 속도를 동시에 처리하는 데 한계를 드러냈다. 예를 들어, 심장 박동처럼 빠르게 변화하는 정보와 공장 설비 상태 같은 느린 정보를 동시에 관리하기는 어려웠다. 이러한 문제를 해결하기 위해 KAIST 연구팀은 전기적 정보를 저장하는 ‘전하 저장층’과 반응 속도를 조절하는 ‘전자 포획층’을 하나의 트랜지스터 안에 결합한 새로운 구조를 고안했다.

이 구조 덕분에 데이터가 입력되면 전하 저장층이 정보를 처리하고, 전자 포획층이 반도체의 원래 상태로 돌아가는 속도를 조절한다. 이를 통해 반도체는 입력되는 데이터의 변화 속도에 맞춰 최적화된 방식으로 반응할 수 있다. 연구팀은 이 기술이 빠른 정보와 느린 정보가 혼합된 시계열 데이터 예측 실험에서 기존 반도체에 비해 예측 오류를 최대 40배 줄이는 성과를 이뤘다고 밝혔다.

에너지 효율성과 상용화 가능성

KAIST의 연구팀은 여러 개의 PDM을 연결한 어레이 실험에서도 기존 소프트웨어 기반 AI 시스템과 유사한 정확도를 유지하며, 훨씬 적은 에너지로 작동할 수 있음을 입증했다. 특히, 반도체가 입력 신호에 반응한 후 원래 상태로 돌아오는 시간은 약 5배 단축되었고, 빠르게 반복되는 신호를 처리하는 주파수 특성은 10배 이상 조절 가능하다는 점이 주목할 만하다.

더불어, 이 기술은 기존 반도체 공정인 CMOS와 호환되기 때문에 상용화 가능성이 높아졌다. 이는 AI 반도체의 시장 진입을 가속화할 것으로 보인다. 또한, 한 번 설정한 반응 특성은 전원 공급 없이도 유지되므로 에너지 소비를 줄일 수 있는 장점도 있다.

다양한 산업에 미치는 영향

최신현 전기및전자공학부 석좌교수는 "데이터의 변화 속도에 따라 반도체가 최적의 방식으로 반응하게 만든 AI 반도체"라고 강조하며, 이 기술이 자율주행차와 로봇, 웨어러블 기기와 같은 다양한 AI 기기의 성능을 높이고 전력 소모를 줄이는 핵심 기술이 될 것이라고 기대감을 표시했다.

AI 기술이 급속도로 발전하고 있는 지금, KAIST의 새로운 AI 반도체는 다양한 산업에서의 활용 가능성을 열어줄 혁신적인 기술로 자리잡을 것으로 보인다. 향후 이 기술이 상용화된다면, 실시간 데이터 처리 능력이 획기적으로 향상될 것이며, AI 기술의 진화에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.