한국연구재단(이사장 노정혜)은 이장식 포스텍 신소재공학과 교수팀이 강유전체 물질을 이용해 산화물 반도체 광반응성을 제어, 신호전달 세기를 조절할 수 있는 뉴로모픽 칩을 구현했다고 밝혔다.
뉴로모픽 칩은 인간 두뇌 작동방식을 모사한 컴퓨터 칩을 뜻한다. 신경세포간 정보 전달이 이뤄지는 '시냅스'를 모사해 기존 반도체보다 전력소비를 최대 수십만배 줄일 수 있다.
뉴로모픽 칩 가운데 빛에 따라 전류의 흐름이 조절되는 '광 시냅스 소자'는 특히 동작속도는 빠르면서 소비전력이 낮아 주목받는다. 다만 광반응성을 제어하기 어려워, '시냅스 가소성'을 모사하기 어려웠다. 시냅스 가소성은 외부 자극에 대응해 지속적으로 신호전달 세기를 바꾸는 것을 뜻한다.
연구팀은 디스플레이에 쓰이는 광반응성 산화물 반도체 인듐-갈륨-아연 산화물(IZGO) 층에 외부 전기자극 없이 스스로 분극 특성을 유지하는 '강유전체 하프늄 산화물(HfZrOx)'을 적층해 인공 시냅스를 구현했다. 빛 유무로 전자를 생성하고, 재결합하는 방식으로 전류 세기를 바꾸면서 정보를 처리하게 했다. 강유전체를 활용, 전자 재결합을 제어하고 소자 신호전달 세기를 제어한 것이 성과의 핵심이다.
연구팀은 이 결과 학습과 기억에 관여하는 신호전달능력인 시냅스 가중치 변화가 20배 이상 증가했다고 설명했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
