[더구루=정예린 기자] 삼성전자와 하버드대학교가 '차세대 비휘발성 메모리' 기술 개발을 위해 손을 잡았다. 이번 연구 성과는 뉴로모픽 컴퓨팅·신경망 기반 연산에 적용될 수 있어, 미래 인공지능(AI) 반도체 시장에서 삼성전자의 기술 리더십을 더욱 강화할 것으로 기대된다. 

3일 미국특허청(USPTO)에 따르면 USPTO는 삼성전자와 하버드대 공동 연구팀이 2023년 2월 출원한 '비휘발성 메모리 장치 및 이의 동작 방법(Nonvolatile Memory Device And Operating Method Of The Same, 특허번호 US12268106B2)'이라는 제목의 특허를 지난 1일(현지시간) 승인했다. 이 특허는 뉴로모픽 반도체에 적용될 수 있는 첨단 비휘발성 메모리 기술을 담고 있다. 

이번 특허의 핵심은 빛을 활용한 '저항 변화형 메모리(Resistive Switching Memory)' 기술이다. 일반적인 메모리 반도체는 전압을 통해 데이터를 저장하고 삭제하는 방식이지만, 삼성전자가 확보한 기술은 빛을 활용해 메모리의 저항값을 조절하는 것이 특징이다. 이를 통해 기존 방식보다 빠르고 효율적인 데이터 저장·처리가 가능하다.

해당 기술을 적용하면 뉴로모픽 칩의 연산 속도를 높이고, 벡터-행렬 연산(Vector-Matrix Multiplication)과 같은 AI 연산을 효과적으로 수행할 수 있다. 또 교차 배열(Crossbar Array) 구조와 결합해 기존 뉴로모픽 연산 방식 대비 높은 집적도와 효율성을 제공한다. 삼성전자가 연구 중인 저항 변화 메모리(RRAM), 상변화 메모리(PCM)와 결합하면 뉴로모픽 연산 성능이 더욱 강화될 전망이다.

뉴로모픽 반도체는 인간의 뇌 신경망을 모방한 차세대 칩으로, AI·머신러닝 분야에서 혁신적인 성능을 제공할 것으로 주목받고 있다. 기존 반도체 대비 저전력으로 연산이 가능하며, 데이터 저장과 연산을 동시에 수행하는 구조를 채택해 딥러닝과 엣지 컴퓨팅 등의 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 

삼성전자는 이번 특허를 통해 뉴로모픽 반도체의 핵심 기술을 선점해 차세대 AI 반도체 경쟁력을 강화할 수 있게 됐다. 실제 기술 상용화에 성공할 경우 AI 가속기, 자율주행 시스템, 초저전력 사물인터네선(IoT) 디바이스 등 다양한 산업군에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 

삼성전자와 하버드대는 지난 2019년부터 뉴로모픽 칩 관련 공동 연구를 진행해왔다. 2021년에는 뉴로모픽 칩 관련 기술에 대한 논문을 공동 집필해 세계적인 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 게재하며 글로벌 반도체 업계의 주목을 받은 바 있다. 당시 연구진은 뉴런의 신호를 초고감도로 측정해 신경망 지도를 복사하고, 이를 메모리 반도체에 붙여넣는 뉴로모픽 반도체 기술을 제안했다.