인간처럼 날로 진화하는 초거대 인공지능(AI)이 산업계와 학계·연구계의 화두다. AI를 훈련하기 위해선 고성능 데이터 센터와 클라우드 인프라가 필요하다. 이에 따라 고성능 SSD(Solid State Drive:반도체 소자 저장장치) 수요도 높아지고 있다.

KAIST는 전기및전자공학부 김동준 교수 연구팀이 SSD의 읽기와 쓰기 성능을 높이면서 수명을 연장할 수 있는 반도체 구조를 처음 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀은 SSD 내부에 플래시메모리 전용 '온칩 네트워크'를 구성해 성능을 극대화하는 '상호 분리형(decoupled)' 구조를 학계 최초로 제안했다. 온칩 네트워크는 시스템반도체 칩 내부 요소들의 패킷 기반 연결구조를 말한다. 고성능 시스템반도체를 설계할 때 필수적이다.

SSD는 내부 구성요소들이 서로 얽히면서 성능이 함께 저하되는 '상호 결합형' 구조가 많다. 연구팀은 이 구조를 바꿨다. CPU와 가까운 컨트롤러 부분을 프론트엔드, 플래시메모리에 가까운 부분을 백엔드로 구분하고 이 사이 임시 칸막이(플래시 컨트롤러)를 놨다. 그러면서 플래시 컨트롤러 사이 데이터 이동이 가능한 온칩 네트워크를 새롭게 고안했다.

이 구조로 SSD의 핵심인 플래시 변환 계층 소프트웨어(SW)의 일부 기능을 하드웨어로 가속하는 게 가능해졌다. 프론트엔드 설계와 백엔드 설계의 상호 의존도를 줄이면서 기능 조합이 가능한 이른바 조립형SSD를 처음 개발했다는 설명이다.

연구팀은 이렇게 개발한 상호 분리형 SSD가 기존 SSD 대비 응답 시간은 31배 빠르고, 수명은 23% 가량 높아졌다고 밝혔다.

이번 연구를 이끈 김동준 교수는 미국 코넬대 전자공학과를 졸업하고 스탠퍼드대에서 전기공학 박사학위를 받았다. 모토로라, 인텔 등에서 반도체 설계 디자이너로 일했다. 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단과 정보통신기획평가원, 삼성전자 등의 지원을 받은 이번 연구성과는 오는 19일 미국 플로리다주 올랜도에서 열리는 컴퓨터 구조 분야 학술대회 'ISCA 2023'에서 발표된다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com