재료연, 차세대 웨어러블 엣지 뉴로모픽 컴퓨팅 반도체 소자 세계 최초 개발
한국재료연구원
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학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환/ 이하 재료연) 에너지전자재료연구실 김용훈 박사 연구팀이 리튬 이온 박막을 투명 유연 기판에 적용해 고집적, 고유연성을 가지는 차세대 뉴로모픽 반도체 소자를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다.
본 기술은 유연 기판인 컬러리스 폴리이미드(Colorless Polyimide) 위에 리튬이온을 초박막화해 플라즈마 화학 기상 증착법으로 저온에서 합성한 2차원 나노소재와 접목한 것으로, 고집적 및 고유연성을 가진 차세대 인공지능 반도체 소자를 개발하는 기술이다. 10~30밀리미터(㎜)의 곡률 반경과 700번 굽혔다 폈다를 반복하는 유연 시험에도 뚜렷한 성능저하 없이 95% 수준의 높은 손글씨 패턴 인식률을 나타내는 것을 확인했다.
기존 인공지능 반도체 소자 연구는 대부분 단단한 실리콘 기판을 기반으로 소자를 구현해, 웨어러블 형태의 기계적으로 유연하면서도 고신뢰성을 가지는 시냅스 반도체 소자를 구현하기에 어려운 점이 있었다. 본 연구팀은 선행연구로 진행된 리튬이온 초박막화 공정과 300℃ 이하의 저온에서 2차원 나노 소재를 합성하는 기술을 접목해, 고유연 기판 위에 반도체 공정기술을 이용하여 고집적, 고유연 인공지능 반도체 소자를 개발할 수 있었다.