中, 세계 첫 상변화 멤리스터 신경동역학 칩 개발

중국 연구진이 데이터 저장과 연산을 하나의 반도체 안에서 동시에 수행하는 새로운 형태의 칩을 세계 최초로 선보였다. 베이징대와 중국과학원은 신경망에 미분방정식을 결합한 이른바 '신경동역학' 시스템을 상변화 메모리(멤리스터) 소자 내부에 직접 구현했다고 밝혔다. 핵심은 더 빠른 범용 AI 칩을 만든 것이 아니라, 현실 세계의 연속적인 변화를 실시간으로 계산하는 연산 구조 자체를 바꿨다는 점이다. 기존 CPU와 GPU는 데이터를 메모리와 연산장치 사이에서 반복적으로 주고받아야 하지만, 이 칩은 멤리스터의 전도도가 시간에 따라 변하는 물리적 성질을 계산에 그대로 활용한다. 가장 부하가 큰 적응형 시간 간격 탐색을 소자의 물리 변화에 직접 대응시킨 것이 특징이다. 성능 지표도 구체적이다. 40nm 공정과 50MHz라는 낮은 사양에서도 한 번의 적분 연산을 2.12ms에 처리했으며, 기존 전용 가속기 대비 속도는 3.82~36.27배 빨랐고 전력 소비는 11.75~24.73배 낮았다. 뇌 피질 3D 복원 작업에서는 특정 조건에서 엔비디아 A100보다 50~478배 높은 처리 성능을 기록했다. 가장 주목받는 응용처는 로봇이다. 휴머노이드가 걷고 물건을 잡으며 균형을 유지하려면 관절 위치, 힘, 마찰, 충돌 가능성을 매 순간 밀리초 단위로 예측해야 한다. 연구진은 대형언어모델과 비전 모델이 목표와 행동 계획을 세우고, 신경동역학 칩이 관절·균형·궤적 같은 물리 제어를 담당하는 역할 분담 구조를 제시했다. 두뇌 전체를 대체하기보다 소뇌나 반사신경에 가까운 물리 제어 가속기로 발전할 가능성이 크다는 설명이다. 의료와 산업 분야로의 확장 가능성도 언급됐다. 뇌수술 내비게이션, 뇌-컴퓨터 인터페이스, 개인별 디지털 뇌 모델은 물론 배터리, 전력망, 유체·열·진동처럼 시간에 따라 상태가 변하는 시스템의 실시간 디지털 트윈에도 적용될 수 있다. 이번 성과의 의미는 엔비디아를 대체하는 새 범용 AI 칩의 등장이 아니라, 현실을 이해하고 움직여야 하는 '피지컬 AI'에 필요한 연속계 계산을 초저전력으로 처리할 하드웨어 경로가 열렸다는 데 있다. 로봇의 지능만큼이나 센서와 모터 사이에서 변화를 얼마나 빠르고 효율적으로 계산하느냐가 다음 병목이 될 수 있다는 전망이다.