- "연필에 감은 채로 머신러닝 작업을 실행하는 6mW 오픈소스 플라스틱 칩"
Flexible한 RISC-V 프로세서
- 영국의 Pragmatic Semiconductor와 연구진은 실리콘이 아닌 Flexible(유연)한 프로그래밍 가능한 칩을 최초로 개발함
- 이 초저전력 32비트 마이크로프로세서는 구부러진 상태에서도 동작할 수 있으며, 머신러닝 워크로드를 실행할 수 있음
- 오픈 소스 RISC-V 아키텍처를 사용하여 1달러 미만의 가격으로 제조 가능함
- 웨어러블 헬스케어 전자기기, 스마트 패키지 라벨 등 저가 제품에 전력을 공급할 수 있을 것으로 기대됨
유연한 전자 기기의 잠재력
- 유연한 전자 기기는 피부나 체내에 착용하거나 삽입하는 등 부드러운 재질과의 상호작용이 필요한 모든 분야에 활용 가능함
- 피부 컴퓨터, 소프트 로보틱스, 브레인-머신 인터페이스 등에 적용될 수 있음
- 그러나 기존의 전자 기기는 실리콘과 같은 견고한 재질로 만들어짐
오픈 소스, 유연성, 충분한 속도
- Pragmatic은 실리콘 프로세서보다 제조 비용이 훨씬 저렴한 유연한 마이크로칩 개발을 추진함
- Flex-RV라는 이름의 새로운 기기는 인듐 갈륨 징크 옥사이드(indium gallium zinc oxide, IGZO)를 기반으로 한 32비트 마이크로프로세서임
- 유연한 플라스틱 위에 저온에서 직접 IGZO 박막 트랜지스터를 제조하여 비용을 절감함
- RISC-V 명령어 집합을 기반으로 하며, 오픈 소스이기 때문에 x86이나 Arm과 같은 독점 아키텍처의 비싼 라이선스 비용을 피할 수 있음
- Flex-RV는 프로그래밍 가능하며 C와 같은 고급 언어로 작성된 컴파일된 프로그램을 실행할 수 있음
- RISC-V의 오픈 소스 특성 덕분에 프로그래밍 가능한 머신러닝 하드웨어 가속기를 탑재하여 AI 애플리케이션이 가능함
- Flex-RV 마이크로프로세서 코어의 크기는 17.5 제곱밀리미터이며 약 12,600개의 논리 게이트로 구성됨
- 60kHz의 속도로 실행되며 6밀리와트 미만의 전력을 소비함
- 3밀리미터 반경의 곡률로 구부려도 프로그램을 올바르게 실행함
- 구부러진 방향, 방향, 각도에 따라 성능은 4.3% 느려지거나 2.3% 빨라짐
낮은 비용과 충분한 성능
- 실리콘 마이크로칩은 Flex-RV보다 훨씬 빠른 기가헤르츠 속도로 실행될 수 있지만 문제가 되지 않을 것임
- 온도, 압력, 냄새, 습도, pH 등 많은 센서들은 일반적으로 매우 느린 헤르츠나 킬로헤르츠 영역에서 동작함
- 이러한 센서들은 스마트 패키징, 라벨, 웨어러블 헬스케어 전자기기 등 유연한 마이크로프로세서가 유용할 것으로 예상되는 신흥 분야에 사용됨
- 마이크로프로세서를 60kHz로 실행하는 것만으로도 이러한 애플리케이션의 요구사항을 충분히 충족시킬 수 있음
- Flex-RV는 1달러 미만의 비용으로 제조될 수 있을 것으로 추정됨
- 이는 Pragmatic의 저비용 유연 칩 제조 기술과 라이선스가 필요 없는 RISC-V 기술 덕분임
- 연구진은 Nature 저널 온라인판 9월 25일자에 연구 결과를 발표함
GN⁺의 의견
- 유연한 전자 기기는 웨어러블, 헬스케어, IoT 등 다양한 분야에서 혁신을 가져올 수 있는 잠재력이 큼
- 특히 인체에 착용하거나 삽입하는 기기의 경우 경직된 실리콘 칩의 한계를 극복하고 사용자 편의성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대됨
- 다만 아직 상용화 단계는 아니며, 성능과 내구성 면에서 실리콘 칩에 미치지 못하는 것이 현실임. 용도에 맞는 적절한 활용 방안 모색이 필요함
- RISC-V 아키텍처를 사용한 것은 매우 긍정적임. 오픈소스 하드웨어 생태계 활성화에 기여할 수 있으며, 다양한 커스터마이징도 가능해짐
- 저가형 유연 칩이 상용화된다면 일회용 전자기기 시장이 크게 성장할 것으로 보임. 환경 문제 등 부작용도 함께 고려되어야 할 것임