3차원 메모리로 방대하고 복잡한 데이터 처리한다
3차원 메모리로 방대하고 복잡한 데이터 처리한다
  • 이웃집과학자
  • 승인 2023.03.26 19:13
  • 조회수 1763
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

머리카락보다 1만 배 이상 얇은 3차원 메모리 소자로 방대하고 복잡한 데이터를 저장·처리할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐습니다.

 

한국연구재단은 포항공과대학교 이장식 교수 연구팀이 강유전체[1] 물질을 활용하여 정보의 저장, 처리 및 연산이 모두 가능한 차세대 3차원 구조의 고집적 메모리 어레이[2]를 개발했다고 밝혔습니다. 

[1] 강유전체(ferroelectric) : 외부 전기장 없이도 전기적 분극을 갖는 물질. 차세대 고성능 메모리 소자 기술로 주목받고 있다.

[2] 메모리 어레이(memory array) : 메모리 소자들이 칩 위에 나열되어있는 기억장치의 배열.

 

최근 인공지능·자율주행·사물인터넷 등의 활용이 활발해지면서 이에 필요한 메모리 용량이 지속 증가하고 있습니다. 하지만, 공정이 복잡하고 저전력·고집적도를 만족하는 기술 개발에 어려움을 겪고 있죠. 더불어, 비정형의 방대한 정보를 메모리 내에서 실시간으로 분석하는 인-메모리 컴퓨팅[3] 기술의 활용도 역시 높아지는 상황입니다.

[3] 인-메모리 컴퓨팅 : 메모리 내에서 데이터의 저장뿐 아니라 데이터의 연산까지 수행하는 기술. 전력 소모가 낮고 처리 속도가 매우 빨라 차세대 저전력 인공지능 칩을 만드는 유력한 기술로 꼽힌다. 

 

인-메모리 컴퓨팅 기술을 구현하기 위해서는 현재 상용화된 메모리 수준의 집적 기술과 동작 방식 관련 연구가 시급한데요. 현재까지의 관련 연구는 단위 소자 및 이를 2차원 평면상에서 집적한 어레이 기술 개발에 집중되고있습니다. 이는 정보의 양이 늘어날수록 어레이의 면적이 계속 커져야 하는 한계가 있습니다. 

 

이장식 교수 연구팀은 인-메모리 컴퓨팅 어레이에서 활용 가능한 고성능 메모리 소자를 구현하기 위해 강유전체 물질을 이용한 메모리 소자에 주목했습니다. 연구팀은 산화 하프늄[4] 기반 강유전체 물질과 산화물 반도체[5] 채널 층을 활용하여 고성능 강유전체 메모리 소자를 개발하고, 이를 어레이 구조로 집적한 인-메모리 컴퓨팅 어레이를 구현했는데요.

 

특히, 이를 수직으로 적층해 복잡한 정보의 처리를 각 층에서 병렬적으로 진행 가능한 3차원 구조의 어레이를 제시했습니다. 여러 색이 포함된 그림과 같이 복잡한 형태의 정보 처리가 가능함도 확인했습니다. 연구팀은 3차원 구조의 강유전체 메모리의 크기를 10nm[6] 수준으로 소형화시켜 현재 상용화된 메모리에 비하여 높은 집적도의 인-메모리 컴퓨팅 어레이 구현 가능성도 알렸습니다.

[4] 산화 하프늄 : 강유전체의 성질을 유지하면서 박막을 더 얇게 만들 수 있는 화합물 소재.

[5] 산화물 반도체 : 금속 산화물로 만든 반도체. 금속의 종류에 따라 용도를 달리할 수 있다.

[6] 10nm : 10나노미터는 머리카락 굵기의 1만 2,000분의 1 정도이다.

강유전체 메모리 기반 3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이의 구조, 데이터 처리 및 각 층을 병렬적으로 활용한 데이터 연산 방법. (상단)제작된 강유전체 메모리 기반 인-메모리 컴퓨팅 어레이. 반도체 집적 공정을 이용하여 집적된 어레이 구조를 형성하였음. (중단)3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이를 활용한 데이터 처리 및 연산. (하단)3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이의 각 층을 서로 다른 데이터 처리에 활용한 병렬 데이터 처리 방법. 출처 : 한국연구재단
강유전체 메모리 기반 3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이의 구조, 데이터 처리 및 각 층을 병렬적으로 활용한 데이터 연산 방법. (상단)제작된 강유전체 메모리 기반 인-메모리 컴퓨팅 어레이. 반도체 집적 공정을 이용하여 집적된 어레이 구조를 형성하였음. (중단)3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이를 활용한 데이터 처리 및 연산. (하단)3차원 인-메모리 컴퓨팅 어레이의 각 층을 서로 다른 데이터 처리에 활용한 병렬 데이터 처리 방법. 출처 : 한국연구재단

이장식 교수는 “이번에 개발한 기술은 비정형의 복잡한 정보 처리가 필요한 인공지능, 무인자동차, 사물인터넷, 메타버스 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔습니다. 

 

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)’에 2월 1일 게재됐습니다.

논문명 : Highly-scaled and fully-integrated 3-dimensional ferroelectric transistor array for hardware implementation of neural networks


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 © 2016-2024 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트