경희무료 슬롯교는 신소재공학과 이홍섭 교수 연구팀이 차세대 인공지능 하드웨어의 핵심이 될 리튬 기반 멤트랜지스터를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 성과는 기존 이온 이동 기반 멤트랜지스터가 가진 전력 소모와 신뢰성 한계를 극복한 것으로, 연구 결과는 국제 학술지 『Advanced Materials(IF=26.8)』에 온라인 게재됐다.
멤트랜지스터(memtransistor)는 멤리스터(memristor)와 트랜지스터(transistor)의 합성어로, 스위치처럼 전류를 제어하는 동시에 정보를 저장할 수 있는 소자다. 연산과 기억을 동시에 처리할 수 있어 기존 컴퓨터보다 연산 과정을 크게 단축할 수 있는 차세대 인공지능 하드웨어 핵심 소자로 꼽힌다.
이홍섭 교수 연구팀이 개발한 멤트랜지스터는 리튬(Li)을 활용해 기존 소자가 60~80V의 높은 전압을 필요로 했던 한계를 개선, 3V 이내의 전압에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 했다. 연구팀은 전극 아래 리튬층을 삽입하고 열처리를 진행해 전극과 채널 사이의 장벽을 조절, 신뢰성 높은 메모리 기능 구현에 성공했다.
이번 소자는 인간의 뇌가 정보를 처리하는 방식과 유사한 아날로그 메모리 특성을 지녀 대규모 데이터 연산이 필요한 인공지능 학습 과정에서 전력 소모를 줄이고 빠른 처리가 가능하다. 또한 반도체 소자에 사용된 산화아연(ZnO)은 반도체 공정과의 호환성이 높아 대량 생산에도 적합하다.
연구팀은 개발된 소자를 어레이 구조로 제작해 성능을 검증했다. 441개 소자 중 438개가 목표값에 도달해 99.31%의 높은 수율을 기록했다. 이홍섭 교수는 “낮은 전력과 높은 신뢰성을 동시에 갖춘 뉴로모픽 반도체 소자의 가능성을 보여줬다”며 “차세대 인공지능 반도체의 핵심 소자로 활용될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 신진연구자지원사업, 나노·소재기술개발사업과 경기도지역협력연구센터의 지원을 받아 수행됐다.