[스마트경제=복현명 기자] 김성준 동국대학교 전자전기공학과 교수 연구팀이 김민휘 중앙대 교수 연구팀과 OTS의 한 종류인 ZnTe 기반 다기능(뉴런, 시냅스) 멤리스터 소자를 개발했다.
기존의 저항 기반 멤리스터 소자는 뉴런 또는 시냅스 중 한 가지 역할만 구현하는 한계를 가지고 있다.
이번 연구에서 개발한 ZnTe 물질은 기존 멤리스터의 단점으로 알려진 저항 상태 변화의 랜덤성을 활용해 시냅스와 뉴런의 역할을 한 소자에 동시 구현했다는 장점을 가지고 있다.
이 ZnTe 소자는 선택기, 시냅스, 뉴런의 역할까지 3가지 역할을 동시에 수행하는 다기능 소자이며, 기존 소자 대비 높은 신뢰성과 빠른 동작 속도, 낮은 소비 전력이 특징이다.
연구팀은 Keithley 측정 장비를 통해 ZnTe 기반 다기능 소자의 전기적 특성을 분석했다.
이후 전기적인 펄스 신호를 인가함으로써 뇌의 시냅스를 모방하고 확률적 스위칭을 이용해 뇌의 뉴런을 구현해냈다.
기존의 연구에서는 다양한 증착 장비로 멤리스터 소자를 제작해 시냅스, 뉴런을 모방했지만 이번 연구에서는 PVD 증착 장비만을 활용해 소자 제작 시간을 단축했다.
김성준 동국대 전자전기공학과 교수는 “공동 제1저자가 직접 동국대 MINT 청정실 장비를 활용하여 소자 제작을 진행했다”며 “이번 성과로 대용량 고속 소자가 요구되는 분야에서 우수한 저장 용량과 높은 응답 속도를 제공하는 등 핵심적인 역할을 할 것이며 뉴런 형태의 정보 처리와 기억 기능을 효과적으로 모방하고 구현하는 데 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
본 연구는 한국연구재단 중견연구 ‘축적컴퓨팅 구현을 위한 리텐션 조절 가능한 하프늄 기반 강유전체 소자 기술 및 PIM인공지능 반도체 핵심기술개발(소자, 신개념 PIM 기초)사업’의 ‘다기능 뉴런 유닛과 시냅스를 활용한 확률적 스파이킹 신경망 하드웨어 구현’에 의해 지원받았다.
해당 연구결과는 올해 9월 ‘Configurable Synaptic and Stochastic Neuronal Functions in ZnTe-based Memristor for an RBM Neural Network’라는 제목으로 재료과학 분야 저명 국제 학술지 ‘Advanced Science’(IF=15.1)에 온라인 게재됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
