카이스트, 인간 두뇌 모방한 ′뉴로모픽 반도체′ 개발...기존 반도체 공정 활용

카이스트, 인간 두뇌 모방한 '뉴로모픽 반도체' 개발...기존 반도체 공정 활용: 임혜정 / 2021-08-18 18:13:29

상용화된 CMOS 공정으로 제작된 단일 트랜지스터 기반 뉴런과 시냅스. 이를 동일 웨이퍼(8인치) 상에 동시 집적한 뉴로모픽 반도체의 3차원 및 실사 이미지. KAIST 제공.

한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학부 최양규, 최성율 교수 공동연구팀이 인간의 뇌를 모방한 고집적 뉴로모픽(neuromorphic) 반도체를 개발했다.

그동안 인간의 뇌에서 뉴런을 연결해, 뇌 신경망에서 데이터 처리를 담당하는 시냅스를 데이터 회로로 구현하기 위한 연구가 여러 차례 이루어졌으나 표준 실리콘 미세 공정 적용이 불가능하다는 어려움이 있었다.

이에, 연구팀은 이미 상용화가 이루어진 표준 실리콘 미세 공정이 적용된 단일 트랜지스터를 활용하여 뉴런과 시냅스를 모방했다. 이를 동일 웨이퍼(8인치) 상에 동시 집적해 뉴로모픽 반도체를 제작했다. 결과적으로 적은 전력으로 인공지능(AI) 기능을 하드웨어로 구현할 수 있게 되었다.

뉴로모픽 반도체는 인간의 뇌 시냅스 구조를 모방해 AI와 같은 기능을 초저전력으로 수행한다는 점에서 차세대 메모리 소자로 주목받고 있다.

KAIST 전기및전자공학부 연구팀이 개발한 뉴로모픽 반도체를 얼굴 이미지 인식 기술에 활용한 결과. KAIST 제공.

연구팀의 뉴로모픽 트랜지스터는 공정 단순화에 따른 비용을 걸잠할 수 있다는 점에서도 주목할 만하다. 기존 뉴런 회로 구성에는 2만 1,000단위의 평면적이 필요하지만, 연구팀의 뉴로모픽 트랜지스터는 6단위 이하의 평면적으로 충분히 개발할 수 있다. 즉, 기존 기술 대비 집적도가 3,500배 이상 높다.

한편, 연구팀은 이번 연구 결과를 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 8월호 온라인판에 게재했다.