초록 ▼

연구개요
본 과제는 모바일 기기를 위한 하드웨어 친화형 Deep Learning 알고리즘 및 범용 프로세서 연구를 목표로 한다. 이를 위해 1) 모바일 하드웨어 가속기 친화형 딥 러닝 알고리즘을 개발하고, 2) CNN/RNN을 모두 가속하는 범용 프로세서를 개발하며, 3) 가변 저전력 이종 멀티코어 아키텍처를 개발하였다. 총 두 가지 버전의 하드웨어 구조를 개발하여 다양한 알고리즘과 환경에서 검증하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제는 처음 제안서에서 당초에 계획했던 추진 목표 이상을 달성하였으며, 대표적인

연구개요
본 과제는 모바일 기기를 위한 하드웨어 친화형 Deep Learning 알고리즘 및 범용 프로세서 연구를 목표로 한다. 이를 위해 1) 모바일 하드웨어 가속기 친화형 딥 러닝 알고리즘을 개발하고, 2) CNN/RNN을 모두 가속하는 범용 프로세서를 개발하며, 3) 가변 저전력 이종 멀티코어 아키텍처를 개발하였다. 총 두 가지 버전의 하드웨어 구조를 개발하여 다양한 알고리즘과 환경에서 검증하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 과제는 처음 제안서에서 당초에 계획했던 추진 목표 이상을 달성하였으며, 대표적인 달성 성과는 아래와 같다.
- 저전력 모바일 플랫폼 목표의 HW-SW co-optimization
- 제안하는 DTN 네트워크 기반의 segmentation 시스템:94.73% maxF1
- 네트워크 압축 비율: 97.4% (YOLOv3-Tiny), 78% (DTN)
- 2 generation의 NPU 아키텍처 구조 제작 및 검증
- 높은 HW utilization: 95.36 (YOLOv3-Tiny), 90% (ENET), 76% (DTN)
- 목표의 변경: floating point → fixed point
추진목표 : 500MB/s 이하의 외부 메모리 대역폭
달성내용 : Yolov3-tiny : 30 fps에서 343MB/s

추진목표 : 90% 이상의 추론 정확도
달성내용 : KITTI Road 94.71% MaxF1

추진목표 : 1b~64b dynamic precision floating point 연산 지원
달성내용 : 1b~64b dynamic fixed point 연산 지원

추진목표 : 50 pJ/bit 이하의 연산 에너지 효율
달성내용 : 3.172 pJ/bit ~ 5.475 pJ/bit

추진목표 : 95% 이상의 동적 하드웨어 점유율
달성내용 : YOLOv3-tiny : 95.36%

추진목표 : 100mW 이하의 소비전력 SoC
달성내용 : 65.7mW Accelerator

추진목표 : 30 fps 실시간 연산 능력
달성내용 : KITTI 72.2 FPS / Cityscapes 37 FPS

추진목표 : 2 TOPS/W 이상 에너지 효율
달성내용 : DTN 2.91 TOPS/W, ENET 11.58 TOPS/W

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
1. 개발한 하드웨어는 IEEE International Symposium on Circuits and Systems 2022에서 발표할 예정이며, 추후 IEEE Transactions on Circuits and Systems I : Regular Papers에 제출할 예정임.
2. 기 연구 개발한 하드웨어 구조를 바탕으로 더욱 진보된 DL 프로세서, 나아가서 딥러닝을 포함하는 포괄적인 AI 가속 프로세서 구조 연구에 활용할 예정임.
3. 모바일 시스템의 하드웨어 친화적 CNN/RNN 알고리즘 개발로 다양한 환경에서 인공지능 지원 가능함.
4. 저전력 가변적 이종 멀티코어 아키텍처 개발을 통해 모바일 플랫폼에서 범용적인 딥러닝 응용을 지원 가능하며, 인공지능을 일상생활에 더욱 밀접한 영역으로 적용가능 기대함.
5. 고효율 범용 딥러닝 모바일 SoC 설계를 통해 스마트워치 등 작은 폼팩터의 디바이스에 높은 성능의 지능 부여 기대함.
6. 실질적인 어플리케이션 프로세서에 집적 가능한 범용 딥러닝 프로세서 개발로 모바일 시스템에서의 딥러닝 가속 및 최적화 선도 기대함.
7. 고효율의 딥러닝 전용 모바일 플랫폼 시장과 인공지능 시장 선점 기대함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 필요성 ... 4
• 2) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 3) 년차별 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1) 연구 결과의 의미 및 중요성 ... 12
• 2) 과학기술적 활용가치와 경제산업적 기대효과 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 1) 추진 체계 ... 12
• 2) 논문 성과 관리 및 추가연구 필요성 ... 12
• 3) 경제산업적 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 31