동국대 김성준 연구팀, 뉴로모픽 반도체 기술 구현… 차세대 AI 적용 기대

[글로벌대학팀 김선영 기자] 동국대학교 전자전기공학부 김성준 교수 연구팀이 산화탄탈륨(TaOx) 기반 휘발성 멤리스터 메모리 소자를 활용해 뉴로모픽 반도체 응용 기술을 구현했다고 4일 밝혔다. 이번 연구에는 김성준 교수(교신저자)를 비롯해 주동열 석사, 노민서 석사(공동 제1저자)가 참여했다.

연구팀은 교내 밀리미터파신기술연구센터(MINT) 공정실의 스퍼터 장비를 활용해 TaOx 박막을 개발·증착하고, 이를 기반으로 저항 스위칭 소자를 제작했다. 또한, 전기적 펄스 신호를 가해 뇌의 시냅스 기능을 모방하고, 시냅스 배열 및 모스 부호 구현을 통해 데이터 생성 및 연산이 가능한 저비용 축적 컴퓨팅 응용 가능성을 확인했다.

이번 연구에서 개발된 소자는 우수한 안정성과 조절 가능한 휘발성을 갖춰 하나의 소자로 다양한 기능을 수행할 수 있는 점이 특징이다. 연구진은 이를 차세대 인공지능(AI) 및 뉴로모픽 컴퓨팅 기술의 핵심 요소로 보고 있으며, 향후 대규모 어레이(array) 소자 분야로의 확장 가능성도 기대하고 있다.

김성준 교수는 “공동 제1저자인 학생들이 직접 소자를 제작했으며, 연구를 통해 일관된 성능과 높은 소자 균일성을 확인했다”며 “이번 성과가 향후 뉴로모픽 반도체 연구에 중요한 역할을 할 것으로 전망된다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 「Advanced Functional Materials」(IF=18.5)에 ‘Self-rectifying Volatile Memristor for Highly Dynamic Functions’라는 제목으로 2025년 2월 온라인 게재됐다. 연구는 한국연구재단의 중견연구 사업 ‘축적컴퓨팅 구현을 위한 리텐션 조절 가능한 하프늄 기반 강유전체 소자 기술 및 수직적층 집적공정 개발’과 글로벌 기초연구실 사업 ‘뉴로모픽 기술 기반 모빌리티 배터리 PHM 글로벌 기초연구실’의 지원을 받아 수행됐다.

김선영 기자 글로벌대학팀 news@beyondpost.co.kr