삼성 반도체 어디까지 가봤니?

요즘 삼성전자의 주가가 지속적 상승세를 타고 있다.

 

내년 '반도체 슈퍼사이클의 호황기'로 인해 수혜를 받을 것이라는 의견이 주를 이루지만 개발자의 관점으로서 조금 다른 가치로 삼성전자를 바라보려 한다.

<한국경제 : www.hankyung.com/economy/article/2020120450481>

 

'삼성미래기술육성사업 지원을 받은 국내 연구진이 세계 최초 펩타이드로 인공 시냅스 구현에 성공했다.'

<삼성뉴스룸 : https://bit.ly/36Y7P33> 

 

이 인공 시냅스로 소자(素子 : 전자회로 따위의 구성 요소가 되는 낱낱의 부품이나 장치)를 만들었으며, '스스로 학습하고 판단하는 인공지능 반도체 연구의 기반이 될 기술을 마련한 것'이라는 소감을 밝혔다.

 

그러면 여기서 인공 시냅스는 무엇이고, 인공 시냅스 소자가 왜 인공지능 반도체 연구의 기반이 될 기술일까?

 

이 질문에 대해 생각해 보기 전에 인간의 신경 세포에 대해 잠깐 생각해보자. 우리 인간은 움직임이나 생각, 판단 등이 정말 자유롭고 뛰어나다. 그래서 가끔 동물적 감각이라는 표현을 사용하기도 한다. 그러면 과연 이런 인간의 능력에 관련된 신경 세포는 우리 몸의 몇 %를 차지하고 있을까?

 

바로 2% 남짓이다. 즉, 60조 개 세포 중 신경 세포는 1~2천억 개이다. 그런데 어떻게 작은 비율로 어떻게 인간의 몸을 자연스러운 움직임, 생각, 판단 등이 가능한 것일까?

 

그 답이 바로 시냅스이다. 시냅스는 신경 세포(뉴런)와 신경 세포 사이의 틈, 연결고리이다. 이 시냅스는 1~2천억 개인 신경 세포와 비교할 수 없을 만큼 많은 약 5,000조 개 이상 존재한다. 그렇기에 우리의 몸은 움직임, 생각, 판단 등을 자유롭게 할 수 있다. 신경 세포와 시냅스들이 얽혀있는 것을 신경망이라고 표현할 수 있다.

 

인공 시냅스 소자가 개발됐다는 것은 이 소자를 이용한 전자회로(반도체)가 인간의 신경망과 비슷해질 수 있다는 것을 뜻한다.

 

그러면 왜 사람의 신경망을 따라 하려고 하는 것일까?

 

그 이유는 2가지이다.

 

우선, 당연하겠지만 효율을 위해서다.

 

정말 간단한 예로 알파고가 있다.

* 초기 모델은 1202개의 CPU(중앙처리장치, 컴퓨터의 머리 역할을 하는 부품)와 176개의 GPU(그래픽처리를 위한 고성능의 처리장치)를 사용했다.

* 이세돌 9단과 대결한 모델은 48개의 TPU를 사용했다.

# TPU는 인공지능(딥러닝)에 최적화된 CPU라고 생각하면 쉽다. (인공 시냅스 소자 사용 X)

참고로 최신 버전의 모델은 4개의 TPU만을 사용했다.

 

**참고**

CPU : 중앙처리장치, 컴퓨터의 머리 역할을 하는 부품

GPU : 그래픽처리를 위한 고성능의 처리장치

TPU : 구글이 자체 개발한 인공지능 전문 칩으로, 구글의 AI 기계 학습 엔진인 텐서 플로우에 최적화됨

 

일단, 초기 모델의 물리적 크기가 상상이 되는가?

48개 TPU를 사용한 모델도 엄청나게 큰데… 1202개의 CPU라니… 도무지 크기가 가늠이 안 된다.

 

두 번째는 소비 전력이다. 비교하지 않아도 후자의 소비 전력이 훨씬 낮은 것을 알 수 있다.

 

즉, 인간의 신경망처럼 반도체를 디자인하면 크기를 엄청나게 줄이면서 그 이상의 성능을 낼 수 있다는 것이다. 단순히 인간의 신경망의 전체적 디자인만 따라했을 뿐인데도 이런 성능을 내는데 실제 인간의 신경망과 똑같이 만든다면 그 효율은 어떨지는 따져보지 않아도 알 수 있다. 여기서, 인간의 몸은 정말 엄청나게 효율적이라는 것을 알 수 있다.

 

결과적으로 인공 시냅스 소자는 인공지능 H/W의 발전에 있어 정말 기반 기술이라고 할 수 있다.

 

추가로 인공지능의 연구에는 크게 S/W 적 접근, H/W 적 접근으로 나눌 수 있다.

S/W 적 접근한다는 것은 인공지능 알고리즘을 만들어 내는 것이고, H/W 적 접근한다는 것은 인공지능 accelerator. 즉, 인공지능 S/W(알고리즘) 전용 H/W를 개발한다는 것이며 구글의 TPU, 삼성의 NPU 등이 속한다고 할 수 있고 이들을 인공지능 반도체, 뉴로모픽 반도체라고 부른다.

 

시장의 호황뿐만 아니라 이러한 기술적인 관점에서 봤을 때도 장기적으로 삼성전자의 미래 가치는 투자할 만 하지 않을까 조심스럽게 생각해본다.