AI 시대 앞당길 초절전형 반도체 논리소자
AI 시대 앞당길 초절전형 반도체 논리소자
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.19 23:55
  • 조회수 323
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

국내 연구진이 방대한 양의 빅데이터 처리나 인간의 두뇌를 모방한 뉴로모픽 칩(neuromorphic chip)과 같은 인공지능(AI) 개발을 위한 차세대 지능형반도체 소자기술을 개발했습니다. 뉴로모픽 칩은 사람의 뇌 신경을 모방한 차세대 반도체인데요. 딥러닝 등 인공지능 기능을 구현할 수 있습니다.

인공지능을 인공지능이 만들고 다시 그 인공지능이 인공지능을 만들...고... 출처 : 포토리아
뉴로모픽 칩, 인공지능 기능 구현할 수 있을까. 출처 : fotolia

DGIST 나노융합연구부 이명재 박사 연구팀이 2차원 반도체 소재인 이황화텅스텐(WS2)과 육방정 질화붕소(hBN)를 이용해 3진법 적용이 가능한 2차원 소재 기반의 다치(多値) 논리소자를 개발했습니다. 해당 연구는 <ACS Nano>에 게재됐습니다. 

 

3진법 이상 논리 구현 가능한 2차원 소재 개발

 

현재 대부분의 컴퓨터는 '0'과 '1'을 사용하는 2진법 기반입니다. 반도체나 집적회로(IC) 같은 컴퓨터 산업도 2진법을 기반으로 발전해왔습니다. 하지만 현재에는 빅데이터 처리나 복잡한 연산을 요구하기 때문에 전력 소모량 측면에서 기술적 한계에 다다르고 있습니다. 이 때문에 방대한 정보량을 구현하면서 전력도 줄일 수 있는 다치논리소자 연구가 세계적으로 진행 중입니다. 

 

3진법 이상의 논리가 구현 가능한 다치논리소자는 정보를 '0', '1', '2' 이상으로 처리할 수 있어 2개의 숫자만 사용했던 기존의 2진법보다 처리해야 할 정보의 양이 줄어들어 소비전력이 적고 계산 속도가 빠릅니다. 이에 따라 대용량의 정보처리가 가능하면서 반도체 집적회로를 더 작게 만들 수 있는 장점이 있습니다. 

연구팀이 개발한 이황화텅스텐(WS2)과 육방정 질화붕소(hBN) 기반 양자우물 형성 모식도. 출처: DGIST
연구팀이 개발한 이황화텅스텐(WS2)과 육방정 질화붕소(hBN) 기반 양자우물 형성 모식도. 출처: DGIST

이에 DGIST 이명재 박사 연구팀은 2차원 반도체 소재인 이황화텅스텐과 육방정 질화붕소를 결합해 '0', '1', '2'인 3개의 논리상태 구현이 가능한 2차원 소재를 개발했습니다. 연구팀은 두 개의 2차원 반도체 소재를 수직으로 층층이 쌓아올림으로써 육방정 질화붕소 층이 인접하는 이황화 텅스텐 층 간의 전자 상호작용을 크게 줄이는 것을 확인할 수 있었습니다. 그리고 이것이 2차원 반도체 소재 내의 밴드갭(band gap)을 제어하는 메커니즘임을 규명했습니다. 이를 통해 특정 전압 구간에서 전류량이 감소하는 부성미분저항 특성을 가진 다치논리소자를 새롭게 개발했습니다.

  • 밴드갭(band gap) 

전도대 맨 아래 부분의 에너지 준위와 가전자대 맨 위 부분의 에너지 준위 간의 에너지 차를 말합니다.

  • 부성미분저항(負性微分抵抗, Negative Differential Resistance)

특정 영역에서 소자에 흐르는 전압이 증가 시 전류가 감소하는 현상을 말합니다. 

 

DGIST 나노융합연구부 이명재 박사. 출처: DGIST
DGIST 나노융합연구부 이명재 박사. 출처: DGIST

이명재 박사는 "이번에 개발한 새로운 개념의 다치논리소자는 향후 대용량 정보 처리가 필요한 인공지능 소프트웨어를 지원하는 초절전형 소자·회로 기술의 기반이 될 것"이라며 "향후 두뇌 모방형 반도체와 같은 차세대 지능형반도체 소자 기술의 적용이 기대된다"고 밝혔습니다.


##참고자료##

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2020 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트