세미파이브, eMRAM 기반 엣지 AI 반도체 상용화 추진

[디지털투데이 석대건 기자] 세미파이브와 ICY Tech가 삼성 파운드리 8나노 eMRAM 기반 엣지 AI 반도체 테이프아웃에 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 테이프아웃은 아시아에서 8나노 eMRAM 기술이 상용 제품에 도입된 첫 번째 사례다. 세미파이브에도 첫 eMRAM 기반 ASIC 설계 프로젝트로, 양산 가능한 실리콘 구현을 세미파이브가 담당했다. 삼성 파운드리의 8LPU 공정이 적용됐다.

MRAM(Magnetic Random Access Memory)은 MTJ(자기터널접합) 소자의 저항 변화로 데이터를 저장하는 방식이다. DRAM처럼 전하를 저장하지 않아 전원이 꺼져도 데이터가 유지되며, 주기적인 리프레시 동작도 필요 없다. 플래시 메모리 대비 쓰기 속도가 1,000배 이상 빠르고 전력 소모가 낮아 AI 반도체·저전력 엣지 디바이스의 핵심 기술로 평가받는다. eMRAM은 이러한 MRAM을 SoC·MCU 등 시스템 반도체 내부에 집적한 내장형 메모리로, 기존 내장형 플래시(eFlash)를 대체할 온칩 메모리 솔루션으로 주목받고 있다.

이번 프로젝트에서 양사는 ICY Tech의 PNM(Processing Near Memory) 기술과 세미파이브의 SoC 설계 플랫폼을 결합했다. 별도의 네트워크 연결 없이 엣지 환경에서 AI 연산을 수행할 수 있는 아키텍처를 구축한 것이 핵심이다. 최대 20억(2B) 파라미터 규모의 모델을 온디바이스에서 처리할 수 있어 텍스트 요약, 번역, 대화형 추론 등 실제 AI 활용이 가능한 수준의 성능을 구현했다. 기존 SRAM 기반 엣지 AI 칩이 다이 면적과 전력 한계로 구현하기 어려웠던 영역이다.

북경대학교 물리학과 응용자기학 센터를 기반으로 설립된 ICY Tech는 자기학 및 스핀트로닉스 분야 전문성을 바탕으로 AI 추론에 특화된 MRAM 기술을 개발해 왔다. MRAM 비트셀 및 주변 회로 설계와 함께 고대역폭 판독, 인시투(in-situ) 행렬-벡터 곱셈(GEMV) 구현 역량을 보유하고 있다. 세미파이브는 삼성 파운드리 SAFE™ 에코시스템의 핵심 설계 솔루션 파트너(DSP)로서 AI·HPC부터 엣지 AI에 이르는 ASIC 프로젝트를 수행해 왔다.

이번에 개발된 아키텍처는 AI PC, 프라이빗 AI 에이전트, 휴머노이드 로봇 등 오프라인 환경에서 동작하는 엣지 디바이스를 대상으로 한다. 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 프로젝트다. eMRAM의 초저전력·비휘발 특성을 AI 가속기에 접목한다는 점에서 엣지 AI 반도체의 새로운 이정표가 될 것"이라며 "글로벌 AI 추론 시장에서 기존 아키텍처의 한계를 뛰어넘는 성능을 입증하고 전력 효율의 기준을 재정립할 수 있을 것으로 확신한다"고 밝혔다.

조명현 세미파이브 대표는 "eMRAM과 같은 차세대 메모리를 활용한 새로운 영역의 ASIC 설계가 본격화될수록, 전 과정을 책임지는 AI ASIC 설계 전문 파트너의 역할은 더욱 커질 수밖에 없다"며 "이번 ICY Tech와의 협력으로 MRAM이라는 새로운 설계 영역까지 포트폴리오를 확장하게 되어 뜻깊다"고 강조했다.