초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 과제는 최근 (e)DRAM 기반 메모리 시스템이 직면하고 있는 5가지 문제에 대해서 해결하고자 한다. 첫째는 데이터를 유지하기 위한 주기적인 리프레시 (Refresh) 필요하다는 점이다. 둘째는 (e)DRAM 셀의 공정변이에 따른 데이터 유지시간의 변화이다. 셋째는 3D 다이-적층형 메모리에서의 온도 문제이다. 넷째는 대용량 (e)DRAM 기반 캐시 메모리에서의 메타데이터 관리이다. 다섯째는 DRAM 메모리 시스템에서의 보안 문제 및 인공지능 워크로드의 메모리 사용 패턴 분석이다.
본 과제는 위 다섯

□ 연구개요
본 연구 과제는 최근 (e)DRAM 기반 메모리 시스템이 직면하고 있는 5가지 문제에 대해서 해결하고자 한다. 첫째는 데이터를 유지하기 위한 주기적인 리프레시 (Refresh) 필요하다는 점이다. 둘째는 (e)DRAM 셀의 공정변이에 따른 데이터 유지시간의 변화이다. 셋째는 3D 다이-적층형 메모리에서의 온도 문제이다. 넷째는 대용량 (e)DRAM 기반 캐시 메모리에서의 메타데이터 관리이다. 다섯째는 DRAM 메모리 시스템에서의 보안 문제 및 인공지능 워크로드의 메모리 사용 패턴 분석이다.
본 과제는 위 다섯 가지 문제를 해결하기 위한 효율적인 기법들을 제시하였으며, 이를 논문 및 특허의 형태로 발표하여 우수성을 인정받았다.

□ 연구 목표대비 연구결과
데이터를 유지하기 위한 주기적인 리프레시가 필요한 문제에 대해서는 선택적 순환대기 리프레시 기법 및 캐시 바이패싱 기법을 제안하여 효율적으로 해결하였다. 이를 eDRAM 기반의 캐시메모리에 적용할 경우 전체 시스템 성능을 기존 기법 대비 7% 높이는 효과를 가져왔고, 에너지 소모량은 13% 가량 감소하는 효과를 가져왔다. (e)DRAM 셀의 공정변이에 따른 데이터 유지시간의 변화 문제에 대해서는 eDRAM 캐시 라인의 리프레시 주기를 캐시 라인 내에 가장 짧은 데이터 유지 시간을 갖는 eDRAM 셀에 맞추는 것이 아닌 공정변이로 영향을 받는 eDRAM 셀은 따로 데이터를 저장하여 데이터 리프레시 주기를 완화하여 전체 시스템의 성능 및 에너지 소모량을 줄이고, eDRAM 모듈의 수율을 높일 수 있는 기법을 제안하였다. 수율 평가 결과 같은 리프레시 주기 대비 최대 40% 정도의 수율 향상이 있음을 확인하였고, 에너지 평가 결과 동일 수율 기준 리프레시 에너지를 20% 이상 절감할 수 있음을 확인하였다. 3D 다이-적층형 (die-stacked) 메모리에서의 온도 문제에 대해서는 3D 다이-적층형 DRAM 하부에 프로세서 층에서 발생하는 열에 주목하여 이를 컨트롤하여 DRAM의 온도를 낮추고 리프레시를 줄이는 정책을 사용하였고, 실험결과 85도를 넘어가는 DRAM 뱅크의 수가 93% 가량 감소하였고, 이는 시스템 에너지 소모량을 8% 가량 낮추는 효과를 가져왔다. 대용량 (e)DRAM 기반 캐시 메모리에서의 메타데이터 관리에 대해서는 새로운 공정 기술인 모놀리식 3D기술 및 태그공유 기법을 통해 성능을 최대 16% 높이고 에너지소모를 최대 60% 낮추었다.
DRAM 메모리 시스템에서의 보안 문제 및 인공지능 워크로드의 메모리 사용 패턴분석에 대해서는 DRAM의 공유로 인해 일어날 수 있는 DoS 공격 및 인공지능 프로그램 사용 시 CPU 및 메모리 사용 패턴 분석을 수행하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구 개발 결과는 우리나라가 강점을 가지고 있는 (e)DRAM 설계 분야 및 시스템 개발 분야에 상당한 파급력을 가져올 것으로 예상된다. 특히, 최근 국내 (e)DRAM 설계 회사들이 컴퓨터 시스템을 고려한 (e)DRAM 솔루션을 많이 개발하고 있으므로, 본 연구에서 개발한 (e)DRAM을 고려한 시스템, 메모리, 캐시 설계는 이러한 산업계의 연구/개발 방향과 일치하며 (e)DRAM 설계 및 개발자들에게 많은 통찰력을 제공할 것으로 기대하고 있다. 또한, 본 연구 결과를 통해 나온 논문들이 이미 학계에서 인용이 되고 있으며 본 연구 과제를 통해 나온 연구 결과들이 이미 학계의 연구자들에게 영향을 주고 있다는 점을 시사한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• ◎ 데이터를 유지하기 위한 주기적인 리프레시 (Refresh) 필요 ... 3
• ◎ (e)DRAM 셀의 공정변이에 따른 데이터 유지시간의 변화 ... 3
• ◎ 3D 다이적층형 (die-stacked) 메모리에서의 온도 문제 ... 3
• ◎ 대용량 (e)DRAM 기반 캐시 메모리에서의 메타데이터 관리 ... 4
• ◎ DRAM 메모리 시스템에서의 보안 문제 및 인공지능 워크로드의 메모리 사용 패턴 분석 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• ◎ 데이터를 유지하기 위한 주기적인 리프레시 (Refresh) 필요 ... 4
• ◎ (e)DRAM 셀의 공정변이에 따른 데이터 유지시간의 변화 ... 5
• ◎ 3D 다이-적층형 (die-stacked) 메모리에서의 온도 문제 ... 6
• ◎ 대용량 (e)DRAM 기반 캐시 메모리에서의 메타데이터 관리 ... 6
• ◎ DRAM 메모리 시스템에서의 보안 문제 및 인공지능 워크로드의 메모리 사용 패턴 분석 ... 8
• ◎ 전체적인 실험 프레임워크의 구축 및 활용 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• ◎ 연구 개발 결과의 우수성 및 산업계에의 영향 ... 12
• ◎ 사회적 측면의 영향 ... 12
• ◎ 학계에의 영향 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 13
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 34