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최양규, 최성율 교수 연구팀, 인간의 뇌를 모방한 뉴로모픽(neuromorphic) 반도체 개발

우리 학부 최양규, 최성율 교수 공동연구팀이 인간의 뇌를 모방한 고집적 뉴로모픽 반도체 개발에 성공해 국내외 유수의 언론사에 보도되었습니다.

 

훌륭한 성과를 이룩하신 연구팀에 구성원들과 함께 축하와 감사 인사를 드립니다.

 

공동연구팀은 단일 트랜지스터를 이용해 인간의 뇌를 모방한 뉴런과 시냅스로 구성된 뉴로모픽 반도체를 구현했습니다. 이 반도체는 상용화된 실리콘 표준 공정으로 제작되어, 뉴로모픽 하드웨어 시스템의 상용화 가능성을 획기적으로 높였습니다.

 

우리 대학 전기및전자공학부 한준규 박사과정이 제1 저자로, 같은 학부 오정엽 박사과정이 제2 저자로 참여한 이번 연구는 저명 국제 학술지 `사이언스 어드벤시스(Science Advances)’ 8월 온라인판에 출판됐습니다. (논문명 : Co-integration of single transistor neurons and synapses by nanoscale CMOS fabrication for highly scalable neuromorphic hardware).

 

뉴로모픽(neuromorphic) 하드웨어는, 인간의 뇌가 매우 복잡한 기능을 수행하지만 소비하는 에너지는 20와트(W) 밖에 되지 않는다는 것에 착안해, 인간의 뇌를 모방해 인공지능 기능을 하드웨어로 구현하는 방식입니다. 뉴로모픽 하드웨어는 기존의 폰 노이만(Von Neumann) 방식과 다르게 인공지능 기능을 초저전력으로 수행할 수 있어 많은 주목을 받고 있습니다.

 

연구팀은 가장 큰 걸림돌인 뉴로모픽(neuromorphic) 하드웨어의 집적도향상과 양산 문제 해결을 위해 이미 널리 쓰이고 있는 표준 실리콘 미세 공정 기술로 제작될 수 있는 단일 트랜지스터로 생물학적 뉴런과 시냅스의 동작을 모방했으며, 이를 동일 웨이퍼(8 인치) 상에 동시 집적해 뉴로모픽 반도체를 제작했습니다.

 

제작된 뉴로모픽 트랜지스터는 현재 양산되고 있는 메모리 및 시스템 반도체용 트랜지스터와 같은 구조로, 트랜지스터가 메모리 기능 및 논리 연산을 수행하는 것은 물론, 새로운 뉴로모픽 동작이 가능함을 실험적으로 보여 준 것에 가장 큰 의미가 있습니다. 기존 양산 트랜지스터에 새로운 동작원리를 적용해, 구조는 같으나 기능이 전혀 다른 뉴로모픽 트랜지스터를 제작했습니다. 뉴로모픽 트랜지스터는 마치 동전에 앞면과 뒷면이 동시에 있는 것처럼, 뉴런 기능도 하고 시냅스 기능도 수행하는 야누스(Janus) 구조로 구현 가능함을 세계 최초로 입증했습니다.

 

연구팀은 제작된 뉴로모픽 반도체를 바탕으로 증폭 이득 조절, 동시성 판단 등의 뇌의 기능을 일부 모방했고, 글자 이미지 및 얼굴 이미지 인식이 가능함을 보였습니다. 

 

연구팀이 개발한 뉴로모픽 반도체는 집적도 개선과 비용 절감 등에 이바지하며, 뉴로모픽 하드웨어의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

더욱 자세한 정보를 확인하실 수 있도록 관련 링크를 아래와 같이 안내드립니다.

[Link]

https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=5249804&ref=A (KBS 뉴스)

https://science.ytn.co.kr/program/program_view.php?s_mcd=0082&s_hcd=&key=202108051614409475 (YTN Science 뉴스)

https://www.etnews.com/20210805000099(전자신문)

[그림 , 상용화된 CMOS 공정으로 제작된 단일 트랜지스터 기반 뉴런과 시냅스.

 이를 동일 웨이퍼 (8 인치) 상에 동시 집적한 뉴로모픽 반도체의 3차원 및 실사 이미지.]

<(왼쪽부터) 전기및전자공학부 최양규 교수, 최성율 교수, 한준규 박사과정, 오정엽 박사과정>