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KAIST, 전자기기용 저전력 멤리스터 집적회로 개발

기사승인 2018.02.14  09:49:32

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[대전=이한영 기자] KAIST(총장 신성철) 전기및전자공학부 최성율 교수와 신소재공학과 박상희 교수 공동 연구팀이 메모리와 레지스터의 합성어인 멤리스터(Memristor)를 이용해 저전력 비휘발성 로직-인-메모리 집적회로를 개발했다.

이번 기술을 이용하면 레지스터, 커패시터, 인덕터에 이어 4번째 전자 회로 소자인 멤리스터를 통해 컴퓨팅 아키텍처를 제공할 수 있을 것으로 기대되며, 장병철, 남윤용 박사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 재료분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 1월 10일자 표지 논문으로 게재됐다.

4차 산업혁명 시대가 사물인터넷, 인공지능 등의 정보통신 기술 기반을 통해 발전됨에 따라, 사용자 중심의 웨어러블 기기 등이 주목받고 있어 저전력 배터리를 기반으로 한 소프트 전자기기의 개발에 대한 필요성이 커지고 있다.

기존에 트랜지스터로 구성된 메모리와 로직회로 기반의 전자 시스템의 경우 문턱전압 이하 수준의 트랜지스터 누설 전류(subthreshold leakage current)에 의한 대기전력 소모로 인해 휴대용 전자기기로의 응용에 한계가 있고, 기존 메모리와 프로세서가 분리돼 있어 데이터를 주고받는 과정에서 전력과 시간이 소모되는 문제점도 있었다.

이에 연구팀은 문제 해결을 위해 정보의 저장과 로직 연산 기능을 동시에 구현할 수 있는 로직-인-메모리 집적회로를 개발했으며, 플라스틱 기판 위에 비휘발성의 고분자 소재를 이용한 멤리스터와 산화물 반도체 소재를 이용한 유연 쇼트키 다이오드 선택소자(Schottky Diode Selector)를 수직으로 집적해 선택소자와 멤리스터가 일대일로 짝을 이루는 1S-1M 집적소자 어레이를 구현했다.

연구팀의 집적회로는 대기 전력을 거의 소모하지 않는 비휘발성 로직-인-메모리 집적회로로 새로운 컴퓨팅 아키텍처이며, 또한 어레이 상에서 소자 간에 흐르는 스니크(sneak) 전류라고 불리는 누설 전류 문제도 해결함은 물론, 단일 명령 다중 데이터 처리도 함께 적용했다.

최 교수는 "멤리스터와 선택소자의 집적을 통해 유연한 로직-인-메모리 집적회로를 구현한 이번 연구는 유연성과 저전력성을 가진 메모리와 로직을 동시에 제공한다"며 "모바일 및 웨어러블 전자시스템의 혁신을 가져올 수 있는 원천기술을 확보했다는 의의를 갖는다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 추진하는 글로벌프론티어사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

이한영 기자 hy7337@hanmail.net

<저작권자 © 충청일보 무단전재 및 재배포금지>
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