[GT] 레고처럼 재구성이 가능한 ‘칩 웨어’의 시대
올해 MIT 엔지니어들로 구성된 연구팀은 레고 장난감처럼 적층 가능하고(...



  • [GT] 레고처럼 재구성이 가능한 ‘칩 웨어’의 시대

    휴대전화, 스마트워치, 그외 웨어러블 기기들이 더 새로운 모델로 인해 방치되거나 폐기될 필요가 없는 우리의 미래를 상상해 보자. 그 대신 각 장치들은 내부 칩에 장착되는 최신 센서와 프로세서로 업그레이드될 수 있다. 이렇게 재구성 가능한 ‘칩웨어(chip-ware)’를 통해 전자 폐기물을 줄이는 동시에 장치들을 최신 업데이트 상태로 유지할 수 있다.

    ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’ 저널에 밝힌 바와 같이, 올해 MIT 엔지니어들로 구성된 연구팀은 레고 장난감처럼 적층 가능하고(stackable), 재구성 가능한(reconfigurable) 인공지능 칩을 위한 모듈식 비전으로 한 걸음 더 나아가는 성과를 달성했다.

    이 디자인은 칩 레이어들이 광학적으로 통신할 수 있도록 하는 ‘발광 다이오드’와 함께, 감지(sensing)와 프로세싱(processing) 요소들의 교차 레이어들로 구성된다. 이전 모듈식 칩 설계에서는 레이어 간 신호를 전달하기 위해 기존 배선을 사용했다.

    하지만 이러한 복잡한 연결 방식은 절단 및 재배선이 불가능하지는 않더라도 매우 어렵다. 이는 적층 가능한 디자인이 재구성될 수 없음을 의미한다.

    하지만 MIT 연구팀이 설계한 새로운 디자인을 사용하면 새로운 센서나 업데이트된 프로세서를 추가하기 위해 레이어를 교체하거나 적층할 수 있다.

    이 디자인을 통해 우리는 원하는 만큼의 많은 컴퓨팅 레이어들과 센서들을 추가할 수 있다. 연구팀은 이를 두고 ‘레고 같이 재구성 가능한 인공지능 칩’이라 명명했다. 레어어의 조합에 따라 무한한 확장성을 갖기 때문이다.

    MIT 연구팀은 슈퍼컴퓨터나 클라우드 기반 컴퓨팅과 같은 중앙 또는 분산 리소스와 독립적으로 작동하는 자급식 센서 및 기타 전자 장치를 포함한, 소위 에지 컴퓨팅(edge-computing) 장치에 이 설계를 적용해보고 싶어 한다.

    에지 컴퓨팅은 중앙 클라우드 서버가 아니라 이용자의 단말기 주변(edge)이나 단말기 자체에서 데이터를 처리하는 기술을 의미한다. 기존 클라우드 컴퓨팅에 비해 인터넷을 통한 데이터 전송을 줄일 수 있어 보안성이 뛰어나, 데이터 양이 많고 실시간 처리가 필요한 자율주행자동차, 스마트 공장, 사물인터넷(IOT) 등에서 대거 활용될 전망이다.

    MIT 연구팀 또한 센서 네트워크를 기반으로 하는 사물 인터넷 시대로 접어들면서 다기능 에지 컴퓨팅 장치에 대한 수요가 급격히 확대될 것으로 예측하고 있다. 그리고 미래에 이들이 제안하는 하드웨어 아키텍처가 에지 컴퓨팅을 위한 고도의 다양성을 제공할 것으로 보인다.

    MIT 연구팀은 약 4제곱밀리미터 크기의 컴퓨팅 코어로 단일 칩을 제작했는데, 이 칩은 각각 이미지 센서, 광통신 레이어, M과 I, T의 세 글자 중 하나를 분류하기 위한 인공 시냅스 어레이로 구성된 세 개의 이미지 인식 ‘블록(blocks)’으로 적층되었다.

    이러한 단순하고 간단한 프로토타입은 적층 및 교체 가능성, 칩에 새로운 기능을 삽입할 수 있는 능력을 보여주었다.

    MIT 연구팀은 앞으로는 칩에 더 많은 감지 및 처리 기능을 추가할 계획이며 이 아키텍처의 응용 프로그램의 범위는 무한할 것으로 기대하고 있다. 예를 들어, 휴대폰 카메라에 레이어를 추가하여 더 복잡한 이미지를 인식하거나 웨어러블 전자 피부에 내장할 수 있는 의료 모니터로 만들 수도 있다.

    그 외 또 다른 애플리케이션은 전자 제품에 내장된 모듈식 칩과 관련되는데, 소비자들은 최신 센서 및 프로세서 ‘브릭’으로 구축할 수 있도록 선택할 수 있다.

    MIT 연구팀은 일반적인 칩 플랫폼을 만드는 것이 가능하고 비디오 게임처럼 각 레이어를 개별적으로 판매할 수 있다고 말한다.

    칩 제조업체는 이미지 인식, 음성 인식, 응용 프로그램을 위해 다양한 유형의 신경망을 만들 수 있다. 이후, 고객이 원하는 것을 선택한 후, 마치 레고 세트와 같이, 기존 칩에 새로운 칩을 추가하는 것이다.

    Reference:
    - NATURE ELECTRONICS, June 13, 2022, “Reconfigurable heterogeneous integration using stackable chips with embedded artificial intelligence,” by Chanyeol Choi, Hyunseok Kim, et al. © 2022 Springer Nature Limited. All rights reserved.

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