▲ (左)최우영 교수와 삼차원 인공지능 반도체 칩의 개략도..

국내 연구진이 반도체와 나노기계 융합기술로 뇌와 비슷한 기능을 하는 반도체 원천기술을 개발했다.

미래창조과학부(장관 최양희) 및 한국연구재단(이사장 정민근)은 최우영 서강대 교수연구팀이 인간의 뇌와 유사하게 주변환경이나 사용자의 성향에 따라 스스로 학습하고 기능을 변경하고 진화할 수 있게 할 수 있을 것으로 보이는 ‘삼차원 인공지능 반도체 칩’을 세계 최초로 개발했다고 지난 19일 밝혔다.

최근 인공지능 반도체 칩 구현을 위해 전세계에서 다양한 연구가 진행되고 있지만 오늘날 반도체 칩의 원형인 ‘폰노이만’은 단순한 작업은 빠르지만 인간의 뇌와 같은 유연성, 학습 같은 기능에는 한계가 있었다.

연구팀은 전자회로에서 신호전달 스위치 역할을 하는 ‘나노기계’를 인간의 뇌 모양과 유사한 3차원 형태로 집적하기 위해 새로운 구조와 전압레벨에 대한 연구를 지속적으로 실시 했으며 전기와 기계라는 상이한 연구 분야를 통합적으로 해석하는 모델링을 구축했다.

연구팀은 이차원 상보형 금속 산화물 반도체 회로에 나노기계 회로를 삼차원으로 직접하는것에 세계 최초로 성공했다.

삼차원 융합 집적 기술을 이용해 개발한 인공지능 반도체 칩은 기존에 이차원으로 집적된 CMOS 회로 기술로 개발된 인공지능 반도체 칩과 비교해 400% 이상 향상된 집적도와 50% 이상 낮은 에너지 소모를 보인다.

향후 반삼차원 인공지능 반도체 칩은 고성능/고집적/저전력 현장 프로그래머블 게이트 어어레이(field programmable gate array: FPGA)에 적용이 가능하여 국내 비메모리 반도체 산업 발전에도 기여할 것으로 기대된다.

최우영 교수는 “이번 연구를 통하여 인간의 뇌를 모사한 삼차원 반도체 인공지능 칩의 원천 기술을 개발함으로써, 인간을 더욱 잘 이해하고 상호 교감할 수 있는 전자기기를 구현에 기여할 수 있을 것이다”라고 연구의 의의를 밝혔다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업을 통해 수행하였으며, 연구결과는 전자공학분야의 권위 있는 학술지인 미국 전기전자학회 전자소자지(IEEE Electron Device Letters) 9월 1일자에 게재되었다.