인공 뇌라고 불리는 뉴로모픽 칩은 인간의 뇌 신경 구조, 즉 뉴런의 형태를 모방하여 만든 것으로 인간의 인지와 같은 방식으로 정보를 처리한다. 기존 반도체보다 성능이 뛰어나지만 전력 소모량이 훨씬 적기 때문에 미래 반도체 시장의 핵심 기술로 평가하고 있다.

뉴로모픽 칩의 특징

∙병렬 연산 구조의 빠른 정보처리 속도

∙두뇌 핵심 기능의 패턴 인식 가능

∙기존 반도체보다 적은 전력 소모량

칩의 구조와 원리

컴퓨터 ‘폰노이만 구조’ 3단계로 순차적 진행되어야 하므로 고속 컴퓨팅 상황일 경우 속도가 저하된다. 하지만 뉴모로픽 칩은 인간의 뇌와 같아서 반도체 하나로 저장·연산·패턴인식 모두 처리할 수 있다. 

인간의 뇌는 뉴런과 시냅스를 잇는 구조가 병렬로 이루어져 있어서 수많은 데이터를 처리하더라도 손실이 최소화된다. 시냅스는 일을 하지 않을 때 이어졌다 끊어지면서 에너지를 절약한다. 뉴모로칩도 마찬가지이다. 기존의 트랜지스터, 셀로 구성되어 있던 구조에서 신경을 담당하는 뉴런과 뉴런을 연결해주는 시냅스로 사람이 기억하는 원리와 같게 구성되어 있다. 신호를 주고받을 때 생기는 잔상의 형태를 데이터로 저장하며 이미지 및 소리 등 비정형화 데이터를 인식하고 처리한다. 하나의 뉴런은 한 가지 일이 아니라 복합적으로 기능을 수행하므로 반도체 간 전하 이동이 줄어들어 소비 전력이 줄어든다. (1억 분의 1)

어떻게 만들어진 것인가?

1980년 말 뉴로모픽 컴퓨팅 개념이 처음 카버 미드(Carver Mead) 논문에서 등장하였다. 이를 미국 국방부가 인지 컴퓨팅 프로젝트 시냅스의 지원으로 IBM에서 개발하였다. 이 외에도 MIT가 병렬 반도체를, 인텔은 2017년 바닷가재 수준의 인공지능으로 시각정보 인식 및 자가학습을 하는 로이히, 현재 한국은 삼성전자, SK하이닉스, 한국과학기술연구원(KIST), 포스텍 등이 뉴로모픽 등이 칩을 개발 중이다.

어디에 사용되는가?

자율주행차, 로봇, 웨어러블 디바이스, 드론, 지능형 센서, 음석인식, 얼굴인식 등의 미래 산업 분야에 크게 활용될 예정이다. 

★폰노이만 구조 : 중앙처리장치(CPU) → 주기억장치(RAM) → 입출력장치(디스플레이, 키보드, 마우스) 

★패턴인식 : 인간의 두뇌가 감각 기관을 통해 받아들인 모든 질서가 없는 많은 정보들 중 패턴을 찾아서 빠르게 추상화하는 과정이다. 이는 인간의 시각, 청각, 후각 등 감각이 작동한다.