KAIST, 저전력 멤리스터 집적회로 개발... IoT, 웨어러블 기기 활용

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멤리스터(Memristor)를 이용해 저전력으로 정보 저장과 논리 연산 기능을 동시에 구현하는 집적회로가 개발됐다. 초저전력 구동이 가능해 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기의 효율을 높이는 기반 기술이 될 전망이다.

KAIST(총장 신성철)은 최성율 전기 및 전자공학부 교수, 박상희 신소재공학과 교수 공동연구팀이 멤리스터를 기반으로 저전력 비휘발성 '로직 인 메모리' 집적회로 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

연구팀이 개발한 로직 인 메모리 회로 및 소자의 단면 고해상도 투과전자현미경 이미지.
<연구팀이 개발한 로직 인 메모리 회로 및 소자의 단면 고해상도 투과전자현미경 이미지.>

로직 인 메모리 회로는 메모리 소자에 논리 연산 기능까지 구현한 회로다. 메모리와 프로세서가 분리된 기존 트랜지스터 기반 전자시스템과 구조부터 다르다. 메모리와 프로세서사이의 정보 전달이 필요 없어 전력 소모를 최소화하고, 누설 전류 문제도 막을 수 있다. 전자기기의 소형·저전력화가 계속돼 활용도가 높아지고 있다.

연구팀은 대기 전력을 거의 소모하지 않는 멤리스터를 로직 인 메모리 회로의 기반 메모리 소자로 이용, 전력 소모를 최소화했다.

멤리스터는 메모리(memory)와 저항(resistor)의 합성어다. 전류 흐름에 따라 저항 세기가 변화하는 방식인데, 전원공급 없이도 이전 상태를 기억하는 '비휘발성' 메모리 소자다. 이전 통과 전류의 방향, 양을 기억해 전원 공급이 재개되면 기존 생태를 그대로 복원할 수 있다. 대기 전력이 필요 없어 전력 소모를 줄일 수 있다.

최성율 KAIST 전기 및 전자공학부 교수(가운데)와 남윤용 박사과정(왼쪽), 장병철 박사과정(오른쪽)이 KAIST 연구실에서 기념촬영했다.
<최성율 KAIST 전기 및 전자공학부 교수(가운데)와 남윤용 박사과정(왼쪽), 장병철 박사과정(오른쪽)이 KAIST 연구실에서 기념촬영했다.>

연구팀은 여기에 유연한 성질의 '쇼트키 다이오드 선택소자'를 적용해 연산 기능을 구현했다.플라스틱 기판 위에 고분자소재로 멤리스터를 구현하고, 산화물 반도체 소재로 유연 쇼트키 다이오드 선택소자를 수직 집적하는 방식을 썼다. 또 하나의 명령어로 여러 값을 동시에 계산하는 '단일 명령 다중 데이터 처리(SIMD)'도 구현했다.

연구팀은 이 기술이 모바일 및 웨어러블 전자시스템에 혁신을 가져올 것이라고 자신했다.

최성율 교수는 “멤리스터, 쇼트키 다이오드 선택소자 집적으로 유연성, 저전력성, 메모리 및 논리 연산 기능을 모두 구현했다”면서 “모바일 및 웨어러블 전자시스템의 혁신을 가져올 원천기술을 확보했다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com