산화물 기반 뉴로모픽 시냅스 및 뉴런 소자
Transition-Metal Oxides for Artificial Synapses and Neurons
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우지용 한국전자통신연구원 뉴로모픽 컴퓨팅 기술은 인간의 뇌에서 뉴런과 뉴런 사이에 병렬로 연결된 시냅스를 통해 정보가 전달되는 과정에서 영감을 받아, 폭발적으로 증가하는 정보를 효율적이고 저전력으로 처리할 수 있는 새로운 시스템이다. 이 과정은 입력 및 출력 신호를 전달하는 워드 라인과 비트 라인이 서로 교차 연결된 크로스바 어레이를 이용하여 하드웨어적으로 가속화 될 수 있다. 제안된 아키텍처에 적합한 시냅스 소자를 위해, 물리적 한계에 도달하여 미세공정에 한계가 있는 실리콘 기반 메모리 대신 전이금속 산화물 기반 저항변화 메모리가 활발히 연구되고 있다. 본 발표에서는 제작 공정 기술에 따라 하프늄 산화물에서 나타나는 두 가지 동작원리인 국부적인 산소이온의 움직임과 강유전성을 이용하여 시냅스 소자에 대해 논의한다. 한편, 뉴로모픽 시스템에선 시냅스로 구성된 어레이에서 계산된 결과를 병렬로 처리할 수 있는 뉴런 소자도 필요하다. 기존의 복잡한 회로와 크기가 큰 커패시터로 구성된 뉴런을 대체하기 위해 나이오븀 산화물 기반 금속-절연체 전이 소자를 이용하여, 여러 시냅스가 한 개의 뉴런에 병렬로 집적화된 1차원의 크로스바 어레이의 동작에 대해 소개하고자 한다. |