우리 학교 서형탁 교수팀이 과학기술정보통신부가 주관하는 ‘차세대 지능형 반도체 기술개발사업’에 선정됐다. 

과학기술정보통신부 ‘차세대 지능형 반도체 기술 개발(소자)사업(신개념기초기술)’은 기존 반도체의 한계를 넘어서는 초저전력·초고성능의 차세대 지능형 반도체 원천기술을 확보하기 위한 반도체 국책사업이다. 사업 기간은 2024년 3월부터 2026년 12월까지 총 34개월이며, 총 사업비는 5억5000만원이다.

지능형 반도체(Processing-In-Memory, PIM)는 뇌의 신경회로를 모사해 메모리와 프로세서를 통합한 신개념 반도체로 미래 반도체의 핵심 기술이다. 최근 ‘ChatGPT’와 같은 AI 기술이 전방위적으로 확장됨에 따라 이를 처리하기 위한 Si 집적회로 기반 GPU(엔비디아) 서버 기반 데이터센터도 증가하는 추세다. 

그러나 이는 기존 서버 컴퓨팅 보다 약 4배의 높은 전력을 소모하고 GPU 1개가 연간 3740kW의 엄청난 전력을 소비하여 에너지 이슈로 부각되고 있다. 따라서 미래에는 메모리와 프로세서를 통합하고 Si 집적회로를 대체할  PIM용 신소자 기술이 필수적으로 요구된다.  새로운 PIM용 신소자 기술은 빠른 연산 처리 속도와 낮은 전력 소모량을 갖추어야 한다.

서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과)팀은 ‘초고속, 초저전력 PIM 소자 구현을 위한 커패시티브 시넵스와 삼극다이오드형 TFT 기반 뉴론 소재 공정 개발’이라는 주제로 이번 사업에 참여한다. 연구팀은 아주대 소속 연구자들로 구성됐다. 

연구팀은 인간의 뇌 신경회로와 유사하게 ▲기억 저장 학습 ▲병렬처리 ▲다치로직구현 등 인공지능 연산이 가능하며, 기존 비휘발성 저장 메모리인 플래시메모리의 특성을 능가하는 저전력·고속·고내구성·비휘발성 특성 구현을 목표로 한다.

이를 위해 기존 반도체에서 활용되는 강유전성 소재를 활용하여 신경회로 메모리 형태로 동작하는 커패시터 시넵스와 연구팀이 앞서 개발한 초전력 급속 전이가 가능한 모트 반도체-금속 전이(Metal-Insulator Transition) 채널과 산화-환원 반응을 이용한 저항가변형 비휘발성 Redox 채널을 결합한 1T-1C 시넵스 로직 소자 구조를 최초로 제안했다.

서형탁 교수는 “이번 과제 수행을 통해 차세대 반도체의 핵심 기술인 지능형 반도체 소재 및 소자 분야에서 아주대의 전문 연구 역량을 더욱 발전시켜 나갈 것”이라며 “대학원 연구 인력의 유수 반도체 기업 연구소 및 국책 연구기관 진출, 기술이전을 위한 신소자 원천 지적재산권 확보 등을 위해 노력할 것”이라고 전했다. 

관련 링크: https://www.ajou.ac.kr/kr/ajou/news.do?mode=view&articleNo=305877&article.offset=0&articleLimit=12