'ISSCC 2023 프리뷰'에서 분야별 전문가 반도체 동향 발표


 

- 사피온 류수정 대표, 'ML/AI 반도체의 최신 연구 동향과 기술' 소개

- ML/AI 분야, 전체 시스템 성능과 효율성 향상을 위한 연구 이어져, 다양한 분야에 적용 이어져

 

2022년 11월 17일 - 글로벌 AI 반도체 기업 사피온(SAPEON, 대표 류수정, www.sapeon.com)은 지난 16일, 최신 반도체 집적회로 설계 기술을 발표하는 '국제 고체회로 학회(ISSCC) 2023 Preview 및 최신 반도체 집적회로 설계 기술 워크숍'에 사피온 류수정 대표가 참여하여 AI 반도체 동향을 소개했다.

사피온은 SK텔레콤 판교사옥에서 지난 16일(수) 오후 1시부터 진행된 ‘국제 고체회로 학회(ISSCC) 2023 Preview 및 최신 반도체 집적회로 설계 기술 워크숍’에 참가했다. 류수정 대표는 ‘Digital / System Architecture’ 세션에서 ‘ML/AI 반도체의 최신 연구 동향과 기술’을 소개했다.


사피온 류수정 대표는 “ML/AI 워크로드에 대한 요구 사항이 지속적으로 증가함에 따라 높은 에너지 효율성이 요구되고 있다. 이에 대용량 데이터를 처리해야 하는 AI 반도체의 병목현상을 해결하기 위한 CIM(Compute-in-Memory) 기술, 널리 사용되고 있는 ‘합성곱신경망(CNN, Convolution Neural Network)’과 인간의 두뇌에 가장 가까운 인공두뇌를 구현하는 ‘스파이킹 신경망(SNN, Spiking Neural Network)’ 기술 등이 지속적으로 연구되고 있다”라고 소개했다.


사피온 류수정 대표는 “ML/AI 단일 코어뿐만이 아닌 전체 시스템 성능과 효율성 향상을 위한 기술 연구가 상당수 진행되고 있다. 실제로 시스템 구성상에서 이종의 코어들을 활용하여 다양한 응용에서의 최적화를 위한 연구, ML/AI 가속기 중에서도 이종의 가속기를 동시에 활용해서 최적의 성능을 내기 위한 다양한 연구들이 진행된 바 있다. 이를 바탕으로 산업 전반에 걸쳐 ML/AI 적용이 가속화되고 있다”라고 말했다.


사피온 류수정 대표는 “CIM(Compute-in-Memory) 기술을 ML/AI에 접목하는 연구가 지속적으로 비중이 높아지고 있다. 메모리 강국인 한국 입장에서는 메모리에 시스템 관련 기술이 접목되는 분야로서, 기술 주도권을 잃지 않도록 더 긴밀한 산학연 협력이 중요한 시점이다”라고 강조하고, “전반적으로 반도체 부분에서 중국 논문이 차지하는 비중이 눈에 띄게 높아지고 있는 것이 사실이지만, AI 가속기 관련 논문의 경우, 한국 논문 비중이 중국과 함께 최고 수준으로 발표되고 있다, 이는 범국가적인 관심과 지원의 결과로 향후에도AI 가속기 관련 연구 및 개발에 대한 관심이 지속적으로 이어지길 기대한다”라고 밝혔다.


사피온 류수정 대표는 “사피온은 AI 반도체 원천기술인 NPU(Neural Processing Unit)를 하드웨어에서 소프트웨어까지 100% 내부 기술로 개발, AI반도체 중에서도 가장 규모가 큰 시장인 데이터센터 추론 서비스 반도체 시장과 자율주행 반도체 시장 공략을 강화하고 있다”라고 말하며, “특히 사피온의 AI반도체는 세계적으로도 경쟁력 있는 강력한 기술을 확보하고 있다. 지난 4월 우리나라 최초로 AI 반도체가 개발(‘20년 4월, R&D용 테스트 칩. ETRI 공동연구)되었으며, 상용 제품 개발 및 출시(’20년 11월, SAPEON X220 출시)로 이어졌다”라고 밝혔다.


Analog/IMMD/PM 분과 제민규 교수(KAIST)는


1) Analog 분과에서 올해 채택한 논문 총 16편 중 한국 논문은 1편도 없는 반면 중국 논문이 4편, 인도 논문이 2편임. 이 분과에서 전통적인 강세를 보여온 유럽은 이번에도 9편의 논문이 채택됨. 전통적 회로설계 분야라고 할 수 있는 Analog 분과에서 중국의 약진이 두드러져 보이며 한국은 논문 제출 수 자체도 예년보다 훨씬 적음. 한국 논문이 없는 것은 일시적 현상으로 보이나 앞으로의 추이를 주목할 필요가 있음.


2) IMMD 분과에서 올해 채택한 논문 총 18편 중 image sensor 분야 2편, display and user interface 분야 3편, biomedical circuits and systems 분야 4편의 한국 논문이 채택되어 강세를 보임. 특히 삼성전자는 image sensor 분야 논문 1편과 display and user interface 분야 논문 2편이 채택됨. 이 분야에 있어 국내 업계 및 학계가 높은 기술 경쟁력을 갖추고 있다는 것을 알 수 있음.


3) Power Management 분과에서 올해 채택한 논문 총 24편 중 한국 논문은 단 2편인 반면 중국 논문이 7편, 대만 논문이 7편임. 아시아 지역 논문이 총 16편으로 강세를 보임. 우리나라는 전통적 power converter 설계 기술 분야에 있어 그 간 우수한 기술 경쟁력을 보여 왔으나 최근 새로운 산업과 함께 떠오르고 있는 automotive 응용을 위한 GaN power converter 분야, high-performance computing machine을 위한 power delivery solution 분야 등의 연구가 활발하지 못해 이 분야 논문이 크게 늘고 있는 글로벌 추세를 따라가지 못하는 것으로 판단됨. 향후 이 분야 기술을 선도하고 경쟁력을 확보하는데 어려움을 겪을 수 있을 것으로 예상됨.


DAS (Digital Architectures & Systems) / DCT (Digital Circuits) 분과 김지훈 교수(이화여자대학교)는


1) [DAS / DCT 공통] 기업들을 중심으로 고성능 프로세서 및 Mobile AP의 최신기술에 대한 발표와 함께, Automotive 및 에너지하베스팅에 기반한 다양한 IoT 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있음. 특히, 4nm / 5nm와 같은 최신 공정을 기반으로 하며 3D stacking / Direct bonding과 같은 Innovative Packaging을 기반으로 하는 결과물들이 등장하기 시작했으며, 국내에서도 관련 산업에 대해 많은 노력을 기울이고 있는 만큼, 향후 좋은 결과가 나올 수 있도록 연구력을 집중할 필요가 있음. 또한, PQC (Post-Quantum Cryptographic) 및 동형암호 (Homomorphic)에 대한 하드웨어 구조, Side-Channel Attack / Fault-Injection Attack에 대한 다양한 대응 및 PUF / TRNG등 Hardware Security에 대한 업계의 많은 관심이 나타나고 있음.


2) [DAS분과] 아시아 대학들을 중심으로 Robotics와 Next-Generation Genomic Sequencing, 그리고 AR/VR 및 Simulated-Annealing 프로세서에 이르기까지 다양한 응용분야에 대한 도메인특화 프로세서에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있음 (DAS분과 학계 논문 전체 7편중 대만 3편 / 일본 1편 / 중국 1편 / 한국 1편 / 미국 1편). 국내에서도 이와 같은 향후 미래 먹거리에 대한 연구지원을 통해 연구소와 대학들이 보다 좋은 결과를 낼 수 있도록 다방면의 지원이 필요해 보임.


3) [DCT분과] 회로설계와 가속기설계기술의 결합을 중심으로 하는 많은 논문들이 미국과 중국을 중심으로 발표되었으며 (학계 논문 10편 중 미국 8편 / 중국 2편), 다양한 응용시스템에 대한 에너지 효율성을 내세우고 있음. 국내에서도 이와 같은 회로설계기술을 중심으로하는 다양한 하드웨어 가속기에 대한 연구가 진행되는 만큼, 해당 분야에 대한 인력양성 및 지원을 통해서 향후 좋은 결과가 발표될 수 있도록 많은 관심을 가져야 할 것으로 판단됨.


4) [DAS / DCT 공통] 전반적으로 (최근 많은 주목을 받고있는 AI / ML / In-Memory Computing이외의) 다양한 응용분야에 대한 지속적인 연구지원이 필요한 시점으로 판단되며, 응용도메인탐색에서부터 하드웨어 가속기구조, 그리고 관련한 핵심적인 회로설계기술에 대한 통합적인 사고를 수행할 수 있는 인력양성을 위한 다양한 프로그램이 마련되어야 할 것임.


WLS/RF 민병욱 교수(연세대학교)는


Wireless 분과에서는 무선 데이터 전송 및 센싱을 위한 송수신기의 최신 개발 결과를 발표한다. IoT 기기와 같이 배터리가 제한된 상황에서의 통신/센싱을 위한 ultra low power 및 ultra wide band 송수신기와, 5G/6G와 같이 초고속 통신을 위한 밀리미터파 및 서브테라헤르츠 송수신기 개발 동향을 확인할 수 있다.


RF 분과에서는 무선 송수신기 구성 회로의 최신 개발 결과를 발표한다. 특히 라디오 주파수(RF)부터 서브테라헤르츠(sub-THz)까지 무선 통신 주파수 합성기와, 무선 전송을 위한 고출력 증폭기 (power amplifier), 그리고 무선 수신을 위한 저잡음 증폭기 (low noise amplifier) 에 관한 논문이 발표된다.


이종우 (삼성전자, System LSI사업부, 상무, IP개발팀장) DC분과 요약 메세지로는


Data converter는 Analog world와 digital computing 사이의 핵심 연결로서 Time-based quantization과 Hybrid pipelined-SAR구조 등을 적용하여 지속적으로 전력효율성과 함께 대역폭과 선형성을 개선해 나가고 있습니다. 특히 올해 채택한 15편의 논문 중 한국논문은 1편도 없는 반면 중국논문이 7편, 대만논문이 4편으로 중국계 논문이 비약적으로 증가하였습니다.


Mem/WLN 김동균 펠로우 (SK hynix)는


1) Memory 분과 에서는 최근 연구 trend 인 ML/AI 와 연관된 SRAM 및 Non-Volatile memory를 이용하는 compute-in memory의 성능/효율성 최적화 연구가 중국 및 대만 대학을 중심으로 활발히 진행되고 있고 논문 편수도 12편으로 mem분과의 과반 이상 임. Memory 강국인 우리나라도 DRAM/Flash/Non-volatile을 이용하는 Neural engine 연구에 대한 관심과 육성이 필요 해 보임.


2) Memory 분야는 여전히 한국이 강세이며 고 용량 메모리 의 지속 개발을 위한 300층 이상의 NAND, 지속적인 scaling에 대비한 보안성 과 신뢰성을 향상 시키는 DRAM 기술, 고속으로 데이터를 전송하는 interface 기술들이 소개 되고 있으며 아울러 미국 intel의 고 집적 NAND를 위한 5b/cell 기술이 세계 최초로 소개 됨.


3) WLN 분과에서는 ML/AI 와 Big data 고속 처리를 위한 데이터 센터의 내부 통신 또는 전통적인 데이터 망 고속 통신을 위한 기술들이 소개 되고 있으며 한국/중국/대만/미국 을 중심으로 활발히 연구 되고 있음. 중거리 용 PAM4/8 100~200Gb/s, In PKG chiplet link 32Gb/s, Data 센터 향 350Gb/s optical link 기술 등이 소개 됨.


이번 ‘ISSCC 2023 Preview 및 최신 반도체 집적회로 설계 기술 워크숍’은 내년 2월 미국 샌프란시스코에서 열리는 ISSCC 2023 프로그램과 발표될 논문들에 관한 정보 및 최신 기술 트렌드를 가장 빨리 확인할 수 있는 자리다. 국제 고체회로 학회(ISSCC: International Solid-State Circuits Conference)는 반도체 집적회로 관련 학회 중 세계적으로 가장 높은 권위와 큰 규모를 자랑하는 국제학회로서 반도체 집적회로 설계 기술의 올림픽으로 불린다. 지난 1954년 처음 개최된 이래 올해로 70회를 맞이하는 이 대회에는 매년 30여개국에서 3,000명 이상의 연구자가 참여하여 다양한 반도체 집적회로 및 시스템 관련 최신기술을 발표하고 공유한다.


 

사피온(SAPEON Inc.) 소개

사피온은 SK텔레콤이 SK스퀘어, SK하이닉스와 함께 'SK ICT 연합'을 구성하고 3사 간 협력의 첫 결과물로 SK텔레콤이 자체 개발한 AI반도체 ‘사피온’으로 글로벌 시장 공략에 나서는 별도 법인이다. 글로벌 사업을 위해 사피온 본사는 실리콘밸리의 중심부인 미국 캘리포니아주 샌타클래라에 미국법인 '사피온(SAPEON) Inc.'에 두었으며, 한국과 아시아 지역 내 사업을 담당하는 한국법인인 '사피온 코리아'를 두고 있다. 사피온 칩은 AI 서비스 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속·저전력으로 실행하는 국내 최초의 데이터센터용 비메모리 반도체다. 사피온 및 제품에 대한 보다 자세한 정보는 웹사이트 https://www.sapeon.com/링크드인(sapeon) 페이스북(@SAPEON.Korea) 인스타그램(sapeonkorea), 유튜브(sapeon)에서 확인할 수 있다.


 

자료 문의 사피온코리아 | hyunok.yoo@sapeon.com