KAIST, 차세대 메모리 소자 신뢰성 향상 방법 개발

[이데일리 강민구 기자] 최근 인간 뇌를 모방해 하드웨어 기반으로 인공지능 연산을 구현하는 뉴로모픽 컴퓨팅 기술이 주목받고 있다. 뉴로모픽 컴퓨팅 단위 소자로 쓰는 멤리스터(전도성 변화 소자)가 불규칙한 소자 특성으로 신뢰성 문제가 있는 가운데 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 이를 해결할 가능성을 제시했다.

(왼쪽부터)최신현 KAIST 전기전자공학부 교수, 배종민 석사과정, 권초아 한양대 박사후연구원, 김상태 교수.(사진=KAIST)

KAIST는 최신현 전기전자공학부 교수 연구팀이 한양대 연구진과 차세대 메모리 소자의 신뢰성과 성능을 높일 수 있는 이종원자가 이온(원래 있던 원자와 다른 원자 공유 결합 척도를 갖는 이온) 도핑 방법을 개발했다고 21일 밝혔다.

연구팀은 기존 차세대 메모리 소자의 불규칙한 소자 특성 변화 문제를 개선하기 위해 이종원자가 이온을 도핑하는 방식으로 소자 균일성과 성능을 높일 수 있다는 사실을 실험과 시뮬레이션으로 확인했다.

연구팀은 불규칙한 소자 신뢰성 문제를 해결하기 위해 이종원자가 할라이드 이온을 산화물 층 속에 적절히 주입하는 방법이 소자 신뢰성과 성능을 높일 수 있다고 제시했다. 이 방법으로 소자 동작의 균일성, 동작 속도, 성능이 늘어난다는 사실을 증명했다.

원자 단위 시뮬레이션 분석을 통해 결정질과 비결정질 환경에서 모두 실험적으로 확인한 결과와 일치하는 소자 성능 개선 효과가 나타났다.

최신현 교수는 “이번에 개발한 이종원자가 이온 도핑 방법은 뉴로모픽 소자의 신뢰성과 성능을 높이는 방법”이라며 “차세대 멤리스터 기반 뉴로모픽 컴퓨팅의 상용화에 기여하고, 밝혀낸 성능 향상 원리를 다양한 반도체 소자들에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 6월호에 출판됐다.

이번 연구에서 개발한 이종원자가 이온 도핑 결과, 개선 효과, 이에 기반한 물질 원리 개념도.(자료=KAIST)