더 똑똑한 인공지능 반도체 소자 개발
더 똑똑한 인공지능 반도체 소자 개발
  • 함예솔
  • 승인 2020.08.12 15:20
  • 조회수 1187
  • 댓글 0
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성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 박진홍 교수 연구팀이 인간 두뇌의 학습 원리를 모방한 차세대 뉴로모픽 칩의 정보처리 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있는 더 똑똑한 인공지능 반도체 소자를 개발했다고 밝혔습니다. 해당 연구는 <Nature Communications>에 게재됐습니다. 

 

인간 두뇌의 학습 원리를 모방한 차세대 뉴로모픽 칩 

더 똑똑해진 혼성 채널 시냅스 모방 반도체 소자 개발. 출처: 성균관대학교
더 똑똑해진 혼성 채널 시냅스 모방 반도체 소자 개발. 출처: 성균관대학교

뉴로모픽 칩은 대량의 정보를 병렬적으로 처리해 소비 전력을 최소화하고 학습을 통해 자신의 연산 기능을 향상시킬 수 있어 차세대 정보처리 칩으로 각광받고 있습니다. 특히 최근 뉴로모픽 칩의 병렬 정보처리와 학습 능력 구현에 필수적인 시냅스 모방 반도체 소자에 관한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있습니다. 하지만 시냅스 모방 반도체 소자의 비선형적이고 비대칭적인 장기 기억 강화 및 약화 특성은 이러한 반도체 소자들로 구성된 신경망 기반 뉴로모픽 칩의 정보처리(학습) 능력을 크게 저하시킵니다.

 

이에 연구팀은 선형적인 장기 기억 '강화'에 적합한 'P형' 반도체 채널과 장기 기억 '약화'에 적합한 'N형' 반도체 채널을 결합해 선형적이면서 대칭적인 장기 기억 강화 및 약화 특성을 동시에 갖는 '혼성 채널' 시냅스 모방 반도체 소자를 구현하고 이들로 구성된 하드웨어 인공신경망을 활용해 음성 정보 패턴 인식률을 크게 향상시키는 데 성공했습니다. 

음성 정보 패턴에 대한 학습·인지율, 기존 인공신경망 대비 약 15% 이상 향상. 출처: 성균관대학교
음성 정보 패턴에 대한 학습·인지율, 기존 인공신경망 대비 약 15% 이상 향상. 출처: 성균관대학교

연구팀은 원자 두께만큼 얇은 2차원 나노판상 구조를 갖는 질화붕소(h-BN) 상에 P형 반도체 채널 물질인 텅스텐 다이셀레나이드(WSe2)와 N형 반도체 채널 물질인 몰리브덴 다이설파이드(MoS2)를 각각 수직으로 쌓아 올려 혼성 채널 시냅스 모방 반도체 소자를 구현했습니다.

 

이렇게 구현된 시냅스 모방 반도체 소자는 매우 선형적이고 대칭적인 장기 기억 강화 및 약화 특성을 보였으며 이들로 구성된 하드웨어 인공신경망에서 음성 정보 패턴에 대한 학습·인지율이 기존 인공신경망 대비 약 15% 이상 향상되는 것을 확인했습니다.

 

박진홍 교수. 출처: 성균관대학교
박진홍 교수. 출처: 성균관대학교

 

 

박진홍 교수는 "단일 시냅스 모방 반도체 소자 성능을 향상뿐만 아니라 다양한 신호를 감지해내는 반도체 소자를 활용한 뉴로모픽 칩 기능 다각화와 관련된 후속 연구를 통해 다양한 비정형 정보를 보다 효율적으로 처리할 수 있을 것"이라며 "향후 인공신경망 기반 차세대 컴퓨팅 시스템의 발전에 크게 기여할 것으로 기대한다"고 연구의 의의를 설명했습니다.

 

 

 


##참고자료##

 


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