“사진서 3D 정보 추론”…KAIST, AI 반도체 IP 세계 최초 개발

3차원 공간정보 및 물체인식 시스템. (사진=KAIST)

[이데일리 김정유 기자] KAIST는 전기및전자공학부 유회준 교수가 이끄는 PIM 반도체 설계 연구센터(AI-PIM)가 5종의 최첨단 인공지능 반도체 지식재산(IP)을 개발했다고 29일 밝혔다.

대표적으로 심층신경망 추론 기술 및 센서 퓨전 기술을 통해 사진으로부터 3차원 공간정보 추출하고 물체를 인식해 처리하는 인공지능(AI) 칩은 KAIST에서 세계 최초로 개발해 SRAM PIM 시스템에 필요한 기술을 IP화 한 것이다.

해당 IP는 지난 2월20일부터 28일까지 개최된 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 현장 시연을 통해 많은 주목을 받았다. KAIST PIM 반도체 설계연구센터는 해당 IP를 포함해 ADC(아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환시키는 회로), PLL(내부 신호의 위상과 외부 신호의 위상을 동기화할 수 있도록 설계된 회로) 등 5가지 PIM IP를 확보했다. 지난 28일 웹사이트를 오픈해 연구자들이 공유할 수 있는 환경을 제공했다.

기존 물체 인식 AI 반도체는 사진 같은 2차원 정보를 인식하는 ‘사진인식기술’에 불과하다. 하지만 현실 세계의 물체들은 3차원 구조물이기 때문에 3차원 공간정보를 활용해야만 정확한 ‘물체인식’이 가능하다.

3차원 공간정보는 사진과 같은 2차원 정보에 거리정보를 포함시켜 실제 3차원 공간을 표현한 것으로, 3차원 공간정보에 물체를 식별해 해당 물체의 위치 및 각도를 추적하는 3차원 물체인식 기술이다. 이는 자율주행, 자동화 기술, 개인용 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 등과 같은 3D애플리케이션에서 사용하는 핵심기술이다.

3차원 물체인식 기술은 데이터가 복잡해 기존 AI 2차원 사진인식 가속 프로세서로 처리하기 어렵다. 이는 3차원 포인트 클라우드 데이터를 어떻게 선택하고 그룹화하느냐에 따라 메모리 접근량이 달라진다. 따라서 3차원 포인트 클라우드 기반 AI 추론은 연산 능력이 제한적이고, 메모리가 작은 모바일 장치에서는 소프트웨어만으로 구현할 수 없었다.

이에 연구팀은 카메라와 저전력 거리센서(64픽셀)를 사용해 3차원 공간정보를 생성했고, 모바일에서도 3차원 어플리케이션 구현이 가능한 반도체 (DSPU: Depth Signal Processing Unit)를 개발함으로써 AI 반도체의 활용범위를 넓혔다.

PIM반도체 설계연구센터 소장인 유회준 교수는 “이번 연구는 저가의 거리센서와 카메라를 융합해 3차원 데이터 처리를 가능하게 한 AI 반도체를 IP화했다는 점에서 의미가 크며, 모바일 기기에서 인공지능 활용 영역을 크게 넓혀 다양한 분야에 응용 및 기술이전을 기대하고 있다”고 설명했다.