가천대학교가 과학기술정보통신부가 주관하고 한국연구재단과 미국과학연구재단(National Science Foundation, NSF)이 공모한 2024년도 한국-미국 원천기술국제협력개발사업(반도체·디스플레이 분야 국제공동연구) 신규과제에 선정되어 전국 최상위 수준의 반도체 연구 역량을 증명했다. 이번 연구는 총 9억 원의 예산으로 3년 동안 진행될 예정이다. 또한, 이번 연구를 위해 미국과학연구재단 측에서도 10만 달러의 연구비를 지원할 예정이다.

원천기술국제협력개발사업은 해외 유수 대학과의 공동협력을 통해 반도체·디스플레이 분야의 국제공동연구를 지원하는 사업이다. 이번에 본교 유호천, 김영준 교수 연구팀은 미국 일리노이 시카고 대학 Amit Ranjan Trivedi 교수팀과 함께, 확률적 추론 모델 기반의 GMT를 활용하여 기존 CMOS 기반 가속기보다 간소화된 GMT 아키텍처를 통해 효과적인 인공지능 추론 모델을 구현할 수 있는 시스템을 단위소자 및 회로 수준부터 활용 알고리즘의 구현까지 설계하는 것을 목표로 한다.

유호천, 김영준 교수 연구팀과 미국 일리노이 시카고 대학의 Amit Ranjan Trivedi 교수 연구팀은 각각 단위소자 및 수직 통합 공정 설계와 확률 추론 아키텍처 설계의 전문가로서, 이번 연구를 분담해 진행하고자 한다. 또한, 본 과제지원에서 삼성 파운드리 28nm급 이상(28, 65, 90, 130nm) MPW 서비스 우선접근권 부여를 받을 예정이다.

특히 유 교수 연구팀은 확률 추론 모델에서 필수적으로 요구되는 가우시안 형태의 제어 가능한 파라미터를 기존 CMOS 기반 가속기에서 14개의 트랜지스터를 통해 구현하는 방식을 획기적으로 개선하여, 1개의 Anti-ambipolar Transistor(AAT) 단위소자를 통해 구현하고 효율적으로 제어하는 기술을 제시하여 높은 평가를 받았다. 앞으로 이를 성공적으로 구현하고 제어회로와 수직으로 통합할 기술을 개발할 계획이다.

이와 더불어, 미국 일리노이 시카고 대학의 Amit Ranjan Trivedi 교수 연구팀은 AAT 기반 GMT 가속기에 최적화된 확률 추론 알고리즘 모델을 제작하고, 드론의 실시간 자율주행을 포함한 다양한 인공지능 애플리케이션에 적용 가능성을 시험할 예정이다.

해당 과제의 총괄 연구책임자인 유호천 교수는 “확률 추론 모델은 응답의 신뢰성을 수치적으로 확인할 수 있기 때문에, 기존 인공지능 기술의 신뢰성 문제를 극복할 것으로 기대되는 새로운 인공지능 기술”이라며, “이러한 인공지능 맞춤 회로를 단위소자 레벨에서부터 소프트웨어까지 한 번에 고려하여 설계하는 것은 매우 드문 사례입니다. 두 학교의 우수한 학생들이 서로 교류하며 성공적인 연구를 수행할 것입니다”라고 포부를 밝혔다.

유호천 교수 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/sdclab/