KAIST, 사진서 3D 정보 추론하는 AI 반도체 IP 세계 최초 개발

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 유회준 전기 및 전자공학부 교수가 이끄는 PIM 반도체 설계 연구센터(AI-PIM)가 유수 학계에서 인정한 최첨단 인공지능(AI) 반도체 지식재산권(IP) 5종을 개발했다고 29일 밝혔다.

'심층신경망 추론 기술 및 센서 퓨전 기술'을 통해 사진으로부터 3D 공간정보를 추출하고 물체를 인식하는 AI 칩이다. 이는 KAIST에서 세계 최초로 개발해 'SRAM PIM' 시스템에 필요한 기술을 IP화 한 것이다.

센서 퓨전은 카메라, 거리센서 등 각종 센서로부터 얻은 데이터를 결합해 더 정확한 데이터를 얻는 방식이다. SRAM PIM은 SRAM 메모리에 연산기를 결합한 PIM반도체를 뜻한다.

이 IP는 올해 2월 20~28일 개최된 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 현장 시연해 많은 주목을 받았다. 누구라도 편리하게 활용할 수 있도록 했다.

KAIST PIM 반도체 설계연구센터는 해당 IP를 포함해 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC 회로, 내부, 외부 신호 위상을 동기화하는 PLL 회로 등 총 5가지 PIM IP를 확보했으며, 지난 28일 웹사이트를 오픈해 연구자들이 공유할 수 있는 환경을 제공하고 있다.

기존 물체 인식 AI 반도체는 2차원 정보를 인식하는 사진인식기술에 불과하다. 3D 공간정보를 활용해야 정확한 물체인식이 가능하다.

기존 ToF 센서(레이저를 쏴 되돌아오는 시간으로 거리를 계산하는 센서)를 활용해 센서 뷰 내 모든 물체를 3D 정보를 정밀 추출하는 것은 전력 소모가 매우 커 모바일 장치에서는 사용하기 어렵다. 또 3D 포인트 클라우드 기반 AI 추론은 연산 능력이 제한적이고 메모리가 작은 모바일 장치에서는 소프트웨어(SW)만으로 구현할 수 없었다.

연구팀은 카메라와 저전력 거리센서(64픽셀)를 사용하고, 모바일에서도 3D 애플리케이션(앱) 구현이 가능한 반도체(DSPU)를 개발함으로써 AI 반도체 활용범위를 넓혔다. DSPU는 단순 ToF센서에 의존했던 3D 물체인식 가속기 반도체 대비 63.4% 낮춘 전력 소모와 53.6% 낮춘 지연시간을 달성했다.

유회준 교수는 “이번 연구는 저가 거리센서와 카메라를 융합해 3D 데이터 처리를 가능하게 한 AI 반도체를 IP화 했다는 점에서 의미가 크며, 모바일 기기에서 AI 활용 영역을 크게 넓혀 다양한 분야 응용 및 기술이전을 기대하고 있다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP) PIM인공지능반도체핵심기술개발사업을 통해 개발됐다.