트랜지스터부터 만드는 AI 칩

종환 × Claude. 트랜지스터 → 게이트 → 덧셈기 → 플립플롭 → 카운터 → AI 연산기까지 직접 쌓고, 진짜 전압으로 돌려 본 기록.

회로 줌 뷰어
4비트 카운터와 8비트 덧셈기를 트랜지스터까지 끊김 없이 확대해 볼 수 있어. 입력에 0/1/클럭을 넣으면 트랜지스터 하나하나가 켜지고 꺼지는 게 보여.

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회로 작업대
트랜지스터를 직접 놓고 선을 이어서 부품을 만들고, 그 부품으로 더 큰 부품을 만드는 편집기. 만든 건 이 브라우저에 저장되고, 파일로 내보낼 수 있어.

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측정 1 · 카운터를 진짜 전압으로

트랜지스터 250개짜리 4비트 카운터를 ngspice(아날로그 회로 시뮬레이터)로 1.8V에서 돌렸어.

클럭결과전력
0.5 GHz정확0.59 mW
1.0 GHz정확1.15 mW
1.5 GHz정확1.72 mW
2.0 GHz리셋 직후 1번 놓침2.2 mW
2.25 GHz~틀림—

클럭당 에너지 ≈ 1.15 pJ로 일정 → 전력이 클럭에 정비례. CPU 발열이 클럭 따라 오르는 이유.

1GHz에서 카운터 출력 q0~q3과 전원 전류 파형

측정 2 · 3진 내적 vs 정수 내적

AI 연산의 핵심인 내적(원소 4개, 입력 4비트)을 같은 부품으로 두 가지 만들어 비교했어. 정수는 곱셈기가 필요하고, 3진(가중치 −1/0/+1)은 곱셈 없이 AND와 덧셈만 써.

정수 (4비트 가중치)3진 (−1/0/+1)차이
트랜지스터4,0941,8962.2배 적음
연산 1번 에너지13.5 pJ3.5 pJ3.8배 적음
정확한 최대 클럭0.5 GHz0.5 GHz (0.75에서 22/24)비슷

랜덤 입력 24개씩, 0.5 GHz 기준. 트랜지스터 모델은 180nm급을 가정한 대충값이라 숫자는 규모만 믿을 것. 덧셈기는 둘 다 가장 단순한 리플 캐리라 속도는 거의 같고, 3진은 같은 일을 훨씬 적은 에너지로 해.

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