인공지능이 인간은 상상하기 어려운 새로운 칩을 설계하다

공부는머리 · 2025.01.10 22:03:05

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3줄 요약

프린스턴 대학과 IIT 연구진은 AI를 활용해 무선 칩 설계 시간을 몇 주에서 몇 시간으로 단축하고, 인간 설계자가 상상하기 어려운 새로운 고성능 설계를 개발했습니다.

AI는 기존 방식으로는 불가능했던 복잡한 전자기 구조와 회로를 생성하며, 에너지 효율성 향상과 넓은 주파수 범위의 작동을 가능하게 합니다.

연구는 인간 설계자와 AI의 협력을 통해 설계 효율성과 가능성을 극대화하는 미래를 제시합니다.

https://techxplore.com/news/2025-01-ai-unveils-strange-chip-functionalities.html

최첨단 무선 기술의 신호를 관리하는 특수 마이크로칩은 미니어처화와 공학의 놀라운 산물입니다. 그러나 이러한 칩은 설계가 어렵고 비용이 많이 듭니다.

이제 프린스턴 공대와 인도공과대학(IIT)의 연구진이 인공지능(AI)을 활용하여 새로운 무선 칩 설계의 시간과 비용을 획기적으로 줄이고, 더 나은 무선 속도와 성능에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위한 새로운 기능을 발견하는 중요한 단계를 밟았습니다.

이들의 연구는 Nature Communications에 발표되었으며, 연구진은 설계 매개변수를 기반으로 AI가 마이크로칩의 복잡한 전자기 구조와 관련 회로를 생성하는 방법론을 설명합니다. 이전에는 고도로 숙련된 작업이 몇 주 걸렸던 일이 이제 몇 시간 만에 완료될 수 있습니다.

뿐만 아니라, 새로운 시스템을 뒷받침하는 AI는 기존의 회로 설계 규칙을 벗어난 특이한 패턴의 회로 설계를 만들어냈습니다. 수석 연구원인 카우식 센굽타(Kaushik Sengupta) 교수는 이러한 설계가 직관적이지 않고 인간이 개발하기 어려운 방식이지만, 종종 기존 최고 성능 칩보다 크게 개선된 결과를 제공한다고 설명했습니다.

"우리는 복잡하고 무작위적으로 보이는 구조를 생성하고, 이를 회로와 결합하면 이전에는 달성할 수 없었던 성능을 만들어냅니다. 인간은 이를 완전히 이해할 수 없지만, 이러한 구조는 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다."라고 프린스턴 대학 전기 및 컴퓨터 공학 교수이자 차세대 통신을 개발하기 위한 프린스턴 산업 협력 프로그램(NextG)의 공동 디렉터인 센굽타가 말했습니다.

이러한 회로는 에너지 효율성을 높이거나 현재 불가능한 넓은 주파수 범위에서 작동하도록 설계할 수 있습니다. 또한, 이 방법은 본질적으로 복잡한 구조를 몇 분 안에 합성할 수 있으며, 기존 알고리즘은 몇 주가 걸릴 수 있습니다. 어떤 경우에는 새로운 방법론이 현재 기술로는 합성할 수 없는 구조를 만들어낼 수도 있습니다.

IIT 마드라스의 전기공학 부교수이자 공동 저자인 우다이 칸코제(Uday Khankhoje)는 이 새로운 기술이 효율성을 제공할 뿐만 아니라, 엔지니어들이 해결할 수 없었던 설계 문제에 대한 새로운 접근 방식을 열어줄 것이라고 말했습니다.

"이 연구는 미래에 대한 강력한 비전을 제시합니다. AI는 시간 소모적인 전자기 시뮬레이션을 가속화할 뿐만 아니라, 탐구되지 않았던 설계 공간을 탐험하고, 직관과 기존 경험칙을 뛰어넘는 놀라운 고성능 장치를 제공합니다."

무선 칩은 컴퓨터 칩과 같은 표준 전자 회로와 안테나, 공진기, 신호 분배기, 결합기 등과 같은 전자기 구조를 결합한 것입니다. 이러한 요소의 조합은 각 회로 블록에 조심스럽게 설계되어 최적의 성능을 발휘하도록 설계됩니다.

이 방법은 다른 회로, 하위 시스템 및 시스템으로 확장되어 설계 프로세스를 극도로 복잡하고 시간 소모적으로 만듭니다. 특히 무선 통신, 자율주행, 레이더 및 제스처 인식과 같은 현대 고성능 칩의 경우 더욱 그렇습니다.

센굽타는 "고전적인 설계 방식은 회로와 전자기 요소를 하나하나 신중히 조합해 신호가 칩 내에서 우리가 원하는 방식으로 흐르도록 만드는 것입니다. 이러한 구조를 변경함으로써 새로운 특성을 통합할 수 있습니다. 이전에는 이를 수행할 수 있는 방법이 제한적이었지만, 이제 선택지가 훨씬 넓어졌습니다."라고 말했습니다.

무선 칩 설계 공간의 광대함은 이해하기 어려울 수 있습니다. 고급 칩의 회로는 너무 작고 기하학적으로 복잡하여 가능한 칩의 구성 수가 우주의 원자 수를 초과한다고 센굽타는 말했습니다. 이 수준의 복잡성을 사람이 이해할 수 없기 때문에, 인간 설계자는 이러한 시도를 하지 않습니다. 대신 칩을 하향식으로 구축하며, 필요에 따라 구성 요소를 추가하고 설계 과정을 조정합니다.

센굽타는 AI가 이 문제에 대해 완전히 다른 관점에서 접근한다고 말했습니다. AI는 칩을 단일 인공물로 간주하며, 이는 기이하지만 효과적인 배열로 이어질 수 있습니다. 그는 AI 시스템이 때로는 비효율적이거나 작동하지 않는 요소를 생성할 수 있기 때문에 여전히 인간의 감독이 필요하다고 강조했습니다.

"AI가 만든 결과에는 여전히 인간 설계자가 수정해야 할 문제점이 있습니다. 목표는 인간 설계자를 도구로 대체하는 것이 아니라, 새로운 도구로 생산성을 향상시키는 것입니다. 인간의 사고는 새로운 것을 창조하거나 발명하는 데 최적화되어 있고, 더 단순하고 반복적인 작업은 이러한 도구에 맡길 수 있습니다."

연구진은 AI를 활용해 광대역 증폭기를 생성하는 회로와 공동 설계된 복잡한 전자기 구조를 설계했습니다. 센굽타는 향후 연구에서 여러 구조를 연결하고 AI 시스템으로 전체 무선 칩을 설계하는 작업이 포함될 것이라고 말했습니다.

"이번 연구가 가능성을 보여준 만큼, 더 복잡한 시스템과 설계를 고려하는 더 큰 노력이 진행되고 있습니다. 이는 이 분야가 가진 미래 가능성의 빙산의 일각일 뿐입니다

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