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프라임경제 글로벌 인공지능(AI) 맞춤형 반도체(ASIC) 전문 기업 세미파이브(490470)와 중국 AI 반도체 기업 ICY Tech(寒序科技)는 삼성 파운드리의 8나노(8LPU) 내장형 자기저항 메모리(eMRAM, embedded Magnetic Random Access Memory) 기술을 적용한 차세대 엣지 AI 반도체 공동 개발 및 테이프아웃(Tape-out)에 성공했다고 7일 밝혔다.

이는 아시아 지역에서 8나노 eMRAM 기술이 상용 제품에 도입된 첫 번째 사례다.

이번 협력은 세미파이브에게도 첫 eMRAM 기반 ASIC 설계 프로젝트다. 차세대 메모리로 주목받는 eMRAM을 엣지 AI 가속기에 적용해 초저전력,고성능 추론 시장에서 기술 입지를 확대할 수 있는 발판을 마련했다.

eMRAM은 SRAM보다 작은 비트셀(Bit cell) 구조를 통해 동일 면적에 더 많은 데이터를 집적할 수 있으며, 디램(DRAM)과 달리 주기적 리프레시가 필요 없어 전력 소모를 크게 줄일 수 있다.

전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성까지 갖춰 '유니버설 메모리'로 통하며, 전력과 면적 제약이 큰 엣지 디바이스 환경에 특히 적합하다.

ICY Tech는 북경대학교 물리학과 응용자기학 센터를 기반으로 설립돼 자기학 및 스핀트로닉스 분야의 전문성을 바탕으로 AI 추론에 특화된 맞춤형 MRAM 기술을 선보여 왔다.

또한 MRAM 비트셀 및 주변 회로 설계는 물론, 고대역폭 판독과 인시투(in-situ) 행렬-벡터 곱셈(GEMV)을 구현하는 독자적인 특허 기반의 가속기 설계 역량을 갖추고 있다.

세미파이브는 삼성전자 파운드리 SAFE™ 생태계의 핵심 DSP(Design Solution Partner)로서 AI,HPC부터 엣지 AI에 이르는 첨단 맞춤형 반도체 프로젝트를 성공적으로 완수해 온 글로벌 AI ASIC 전문 기업이다.

스펙 컨설팅부터 양산까지 통합 엔지니어링 서비스를 제공하며, 팹리스, 서비스 제공업체, 시스템 OEM 등 다양한 고객을 지원하고 있다.

이번 프로젝트에서 세미파이브는 ICY Tech의 아키텍처를 양산 가능한 실리콘으로 구현했으며, 포괄적인 ASIC 설계 서비스를 제공했다.

양사는 ICY Tech의 PNM(Processing Near Memory) 기술과 세미파이브의 독자 SoC 설계 플랫폼을 결합해, 별도의 네트워크 연결 없이도 엣지 환경에서 AI 연산을 수행할 수 있는 아키텍처를 구축했다.

특히 최대 20억(2B) 파라미터 규모의 모델을 온디바이스에서 고속으로 처리할 수 있어, 텍스트 요약, 번역, 대화형 추론 등 실제 AI 활용이 가능한 수준의 성능을 구현했다. 이는 기존 SRAM 기반 엣지 AI 칩이 다이 면적과 전력 한계로 구현하기 어려웠던 영역이다.

이 아키텍처는 AI PC, 프라이빗 AI 에이전트, 휴머노이드 로봇 등 오프라인 환경에서 동작하는 엣지 디바이스를 대상으로 설계되었으며, 로보틱스(피지컬 AI), 차량용 반도체(자율주행,콕핏), 스마트 디바이스 등 다양한 분야에 적용될 예정이다.

이브 주(Yves Zhu) ICY Tech 대표는 "이번 협력은 스핀트로닉스 기반 AI 추론 아키텍처를 삼성 파운드리 8나노(8LPU) 공정에서 실리콘으로 구현하는 도전적인 프로젝트"라며 "eMRAM의 초저전력,비휘발 특성을 AI 가속기에 접목한다는 점에서 엣지 AI 반도체의 새로운 이정표가 될 것"이라고 말했다.

이어 "세미파이브의 검증된 턴키 설계 역량과 삼성 파운드리의 선단 eMRAM 공정에 ICY Tech가 보유한 MRAM 비트셀 주변 회로에 대한 커스터마이징 기술이 결합되는 만큼, 글로벌 AI 추론 시장에서 기존 아키텍처의 한계를 뛰어넘는 성능을 입증하고 전력 효율의 기준을 재정립할 수 있을 것으로 확신한다"고 전했다.

조명현 세미파이브 대표는 "AI 시대의 반도체는 기성품을 사용 중심에서, 필요에 맞게 만들어 쓰는 영역으로 빠르게 패러다임이 전환되고 있다. 더불어 엣지 AI 시장이 빠르게 확산되면서, 고객사가 요구하는 반도체 아키텍처도 한층 정교하고 다양해지고 있다"고 짚었다.

아울러 "eMRAM과 같은 차세대 메모리를 활용한 새로운 영역의 ASIC 설계가 본격화될수록, 전 과정을 책임지는 AI ASIC 설계 전문 파트너의 역할은 더욱 커질 수밖에 없다"고 강조했다.

마지막으로 "세미파이브는 삼성 파운드리 SAFE™ 에코시스템의 핵심 파트너로서 다수의 AI,HPC 및 엣지 AI 프로젝트를 수행해왔으며, 이번 ICY Tech와의 협력으로 MRAM이라는 새로운 설계 영역까지 포트폴리오를 확장하게 되어 뜻 깊다"고 덧붙였다.