고려대, 빛 회전방향 구별하는 차세대 AI 반도체 소자 개발

[이데일리 김응열 기자] 고려대 연구팀이 빛의 세기와 파장뿐 아니라 회전 방향까지 구별하고 기억할 수 있는 차세대 인공지능(AI) 반도체 소자를 개발했다.

(왼쪽부터)고려대 전기전자공학부의 심재원 교수·이형민 교수(교신저자), 이민종·조형욱 석박통합과정(공동 제1저자). (사진=고려대)

고려대는 심재원·이형민 전기전자공학부 교수 연구팀이 빛의 세기·파장뿐 아니라 회전 방향까지 구별하고 기억하는 차세대 광전자 인공시냅스 소자를 개발했다고 15일 밝혔다.

인공시냅스는 인간 뇌의 신경세포가 신호를 주고받고 기억하는 원리를 모방한 소자다. AI 반도체의 핵심 기술 중 하나로 꼽힌다. 그중 광전자 인공시냅스는 빛과 전기 신호로 소자에 전기가 흐르는 정도인 ‘전도도’를 조절해 정보를 저장한다. 이때 전도도가 서로 다른 각각의 상태를 ‘전도 상태’라고 하며 각 상태는 서로 다른 정보값을 나타낸다.

기존 광전자 인공시냅스 소자는 주로 빛의 세기나 파장을 이용해 정보를 저장했다다. 이와 달리 고려대 연구팀은 빛의 ‘회전 방향’이라는 새로운 특성을 활용했다. 빛의 회전 방향에 따라 서로 다른 전도 상태가 형성되도록 하고 빛과 전기 자극을 중단한 뒤에도 이를 유지해 정보를 장기간 저장하는 아날로그 메모리 기능을 구현한 것이다.

또 소자에 저장된 정보를 읽을 때 나타나는 전기적 잡음인 ‘판독 잡음’을 분석해 서로 구별할 수 있는 전도 상태의 수를 72.3개로 예측했다. 이어 실제 소자에 72개의 전도 상태를 구현하고 장기 유지 성능을 검증했으며 100만 초가 지난 뒤에도 모든 상태가 서로 겹치거나 교차하지 않고 명확하게 구분돼 정보가 장기간 안정적으로 유지됨을 확인했다.

심재원 교수는 “이번 연구 성과는 향후 신뢰성 높은 지능형 광센서와 차세대 뉴로모픽 반도체 기술로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다.