IBS, 시냅스 닮은 메모리 소자 개발

【대전=뉴시스】연구진이 개발한 터널링 메모리(사진 오른쪽 아래)는 인간 뇌의 시냅스(왼쪽)처럼 입력과 전달을 담당하는 2개의 전극으로 신호를 전달하고 저장할 수 있도록 만들어졌다. (사진=IBS 제공)  

【대전=뉴시스】이시우 기자 = 인간의 뇌처럼 정보를 저장, 이용할 수 있는 메모리 소자가 개발됐다.

 기초과학연구원(IBS)은 나노구조물리 연구단(단장 이영희) 연구진과 성균관대 유우종 교수(전자전기공학부) 연구진이 그래핀 등 2차원 나노 소재들로 인간의 뇌 속 시냅스(synapse)를 모방한 터널링 메모리(TRAM, Tunneling Random Access Memory) 반도체 소자를 구현하는데 성공했다고 2일 밝혔다.

 이는 기존 플래시 메모리가 3개의 전극으로 구성된 것과 달리 인간의 뇌에 존재하는 시냅스처럼 2개의 전극만으로 신호 전달 및 저장을 동시에 수행할 수 있는 반도체 소자다.

 2개의 돌기로 신호를 주고받으며, 신호의 잔상을 남겨 기억을 저장하는 인간 뇌의 시냅스와 유사한 구조다.

 연구진은 그래핀과 육각형 질화붕소(h-BN), 이황화몰리브덴((MoS₂) 등을 쌓아 올리는 방식으로 소자를 만들었다.

 입력 전극에 전압을 가하면 이황화몰리브덴을 통해 전자(신호)가 흐르고 이 중 일부 전자가 수 나노미터 두께의 얇은 육각형 질화붕소 절연층을 통과해 그래핀에 저장된다.

【대전=뉴시스】사진 왼쪽부터 IBS 나노구조물리 연구단 이영희 단장, 성균관대 유우종 교수.

 저장된 전자가 만든 전기장은 이황화몰리브덴의 저항을 변화시켜 전자의 흐름을 제어해 '0' 또는 '1'의 디지털 신호와 '0'에서 '1' 사이의 아날로그 신호로 시냅스 기능을 수행, 메모리 기능을 하는 원리다.

 이렇게 만들어진 소자는 기존 메모리 소자보다 신호 정밀도가 1000배 가량 높고 신축성이 뛰어나 저전력 고성능 인공지능 컴퓨터 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

 이영희 단장은 "개발된 소자는 상용 실리콘 메모리에도 곧바로 적용이 가능하다"라며 "전기적, 기계적 특성이 우수한 2차원 나노 물질만으로 만들어져 정확한 신호 전달이 가능하고 신축성도 뛰어나 인공지능 컴퓨터 개발에 기여할 것으로 기대한다"라고 말했다.

 한편, 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

 [email protected]