삼육대 인공지능융합학부 양민규 교수 연구팀은 인간 두뇌의 신경망을 모사한 뉴로모픽 컴퓨팅 기술에 적용할 수 있는 고신뢰성 OTS 뉴런을 개발했다. 

이 연구 성과를 담은 논문은 전자재료 분야 SCI급 저명 국제학술지인 ’어드밴스드 일렉트로닉 머터리얼스‘(Advanced Electronic Materials, IF=7.295) 온라인판에 최근 게재됐으며, 표지논문으로도 선정돼 출판됐다.

논문 제목은 ’Material and Structural Engineering of Ovonic Threshold Switch for Highly Reliable Performance(높은 신뢰성을 위한 오보닉 임계 스위치의 재료 및 구조 엔지니어링)‘. 양민규 교수가 교신저자로, 석박통합과정 서현규 연구원이 제1저자, 이수연 연구원이 공동저자로 참여했다.

뉴로모픽 컴퓨팅(neuromorphic computing)은 뉴런의 형태를 모방한 회로를 만들어 인간의 뇌 기능을 모사하는 공학이다. 여기에서 오보닉 임계 스위치(Ovonic Threshold Switch, 이하 OTS)는 뉴로모픽 컴퓨팅 적용을 위한 3D 크로스 포인트(3D-cross point) 구조에서 뉴런이나 메모리의 선택소자 역할을 한다.

이를 위해 OTS는 높은 신뢰성을 요구받는데, 기존 OTS 구조는 서지 전류(surge current)에 의해 OTS에 손상을 줘 그 수명을 단축시킨다. 하지만 연구팀은 세계 최초로 적층 구조를 이용해 신뢰성(Endurance)을 1000배 이상 향상시켰다. 

또한 이번 연구를 통해 개발한 GeSeTe 칼코게나이드 OTS 물질은 기존의 인텔 옵테인 제품에 들어가는 독성물질인 As를 빼고도 그 특성이 우수하다.     

양민규 교수는 “컴퓨터와 달리 인간의 뇌는 수많은 데이터를 처리하더라도 전력을 많이 소모하지 않는데, 이는 우리의 뇌가 뉴런과 시냅스를 잇는 병렬구조로 이루어져 있기 때문이다”며 “OTS는 인공신경망을 하드웨어적으로 구현하기 위한 매우 적합한 스위치 소자이다. 이번 연구를 통해 개발한 GeSeTe 기반 OTS 물질을 적용한 인공뉴런 기술은 저전력, 고신뢰성이 요구되는 뉴로모픽 컴퓨팅 분야에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 

한편 이번 연구 성과는 ’차세대 지능형 반도체 기술개발사업‘(과학기술정보통신부·산업통상자원부), ’미래반도체 신소자 원천기술개발사업‘(한국연구재단)의 일환으로 수행됐다.

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