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[IT뉴스]“韓 연구진 일냈다” 세계 최초…2차원 소재로 ‘AI반도체’ 구현 성공

온카뱅크관리자

2024-07-01 13:14:10

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 재료연·포스텍, 3차원 초고집적 뉴로모픽 시냅스 소자 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="9aKr2Wdzu9">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="2P1nFw9HzK" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="수직-반응형 ECRAM 시냅스 반도체 소자(왼쪽)와 3차원 다중 수직-반응형 ECRAM 시냅스 반도체의 모식도(가운데), 투과전자현미경 단면 사진(오른쪽).[한국재료연구원 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202407/01/ned/20240701131412975dzmm.jpg" data-org-width="535" dmcf-mid="KciXLzrRU2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202407/01/ned/20240701131412975dzmm.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            수직-반응형 ECRAM 시냅스 반도체 소자(왼쪽)와 3차원 다중 수직-반응형 ECRAM 시냅스 반도체의 모식도(가운데), 투과전자현미경 단면 사진(오른쪽).[한국재료연구원 제공]
           </figcaption>
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          <p dmcf-pid="VQtL3r2Xzb" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 2차원 소재로 차세대 인공지능 반도체 구현에 성공했다. 한국재료연구원(KIMS) 에너지·환경재료연구본부 김용훈 박사 연구팀이 포항공과대학교(POSTECH) 황현상 교수 연구팀와 공동 연구를 통해 3차원 초고집적 뉴로모픽 시냅스 소자를 세계 최초로 개발했다고 1일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="fxFo0mVZFB" dmcf-ptype="general">이 기술은 저온(-200℃)에서 합성한 반데르발스 2차원 나노소재(텅스텐 나이셀레나이드, WS2)를 드레인 전극과 이온 배리어 층(Barrier-layer)에 동시 적용함으로써, 수직-반응형 ECRAM(Electrochemical random-access memory) 소자를 3차원으로 초고집적화시킨 기술이다. 시냅스 소자 구현을 위해서는 이온의 이동을 정밀하게 제어하는 기술이 필요한데, 만약 이의 제어가 어려우면 원하는 저항값을 얻기 힘들다.</p>
          <p dmcf-pid="4epNuI8t7q" dmcf-ptype="general">연구팀은 채널과 이온 전해질 층 사이에 2차원 나노소재로 만든 배리어 층(Barrier-layer)을 통해 이온 이동을 제어했다. 그 결과, 선형성 및 대칭성, 내구성과 같은 고성능의 시냅스 특성을 구현할 수 있었다. 또한 95.22% 수준의 높은 손글씨(MNIST) 패턴 인식 정확도를 달성한 것을 확인했다.</p>
          <p dmcf-pid="8dUj7C6Fzz" dmcf-ptype="general">기존에는 ECRAM 소자에서 전해질 층의 이온 이동 제어를 위한 배리어 층(Barrier-layer)을 제작할 때 그래핀과 같은 이차원 소재를 활용하였다. 이는 전사 과정이 요구되어 고집적도 및 높은 수율의 시냅스 반도체 소자를 구현하기 어려웠다. 이를 개선하고자 연구팀은 200℃ 이하의 저온에서 직접 이차원 소재를 성장하는 합성법을 접목해, 전사 과정 없이 이온 배리어 층 제작에 성공했다. 또한 다중 적층 3차원 수직-반응형 ECRAM의 독립적인 가중치 업데이트 특성을 확인해 초고집적도 3차원 기반의 시냅스 어레이 제작에 대한 잠재력 또한 입증했다.</p>
          <p dmcf-pid="6JuAzhP3U7" dmcf-ptype="general">연구팀은 3차원 초고집적 뉴로모픽 시냅스 소자 개발을 통해 인공지능 반도체 구현에 필요한 대규모 연산을 초고속, 초저전력으로 실행하는 핵심 소재 및 공정기술 개발에 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="PFrBsxGkUu" dmcf-ptype="general">김용훈 책임연구원은 “반데르발스 2차원 반도체 소재에 대한 연구가 10년 이상 이어졌지만 상용화에는 접근하지 못하고 있는 상황”이라며 “이번 연구 결과를 바탕으로 2차원 반도체 소재의 대면적 합성과 전자소자 상용화 및 반도체 공정에 적용하기 위한 연구를 지속해 나가겠다”고 말했다.</p>
          <p dmcf-pid="Q3mbOMHEpU" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 와일리(Wiley)에서 발행하는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 게재됐다.</p>
          <p dmcf-pid="x0sKIRXDFp" dmcf-ptype="general">nbgkoo@heraldcorp.com</p>
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