[한국대학신문 정혜정 기자] 광운대학교(총장 김종현) 김남영 교수(전자공학과) 연구팀은 전자공학과 왕문효 박사과정(제1저자)과 함께 인간의 인지 기능을 모사한 제4소자 멤리스트를 개발하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

멤리스트는 뇌의 뉴런이 정보를 처리하는 각각의 코어와 같은 역할을 하며, 뉴런들 사이는 시냅스로 연결돼 있어 이를 통해 뉴런 간에 스파이크 신호(활동전위)를 주고받아 정보를 처리한다는 역할을 한다.

저장 및 처리가 필요한 데이터의 양이 증가함에 따라, 전통적인 폰 노이만 아키텍처는 낮은 전송 속도와 높은 전력 소비로 인해 몇 가지 병목 현상에 직면했다. 최근에는 단위 셀에 통합된 메모리와 중앙 처리를 특징으로 하며 인간의 뇌처럼 효율적인 병렬 처리 모드를 갖는 인메모리 컴퓨팅 기술이 상당한 관심을 끌고 있으며, 전통적인 컴퓨터 아키텍처를 전복시킬 것으로 기대되고 있다.

인메모리 컴퓨팅을 개발하기 위해 다양한 새로운 전자 장치가 제안됐으며, 멤리스터는 비휘발성이고 고유한 전하 전달 특성으로 인해 빠른 응답과 낮은 전력 소비로 효과적인 인메모리 컴퓨팅을 보여준다. 특히 본 연구를 통해 개발한 전기-광 제어 방식은 다목적이고 효율적인 광 멤리스터 장치의 개발에 효과적이며, 전기장과 결합된 광 자극의 사용은 제어 가능하고 비접촉이며 비파괴적이다. 게다가 저전력 소비 특성 때문에 인메모리 컴퓨팅에서 매우 획기적이라는 평가를 받고 있다.

한편 본 연구팀은 광인메모리 컴퓨팅 응용 분야에서 유망한 잠재력을 보이는 오산화탄탈륨(Ta2O5,Ta2O5-x) 기반 포토닉 멤리스터를 세계 최초로 개발했으며, 포토닉 인메모리 컴퓨팅의 개발을 위해 프로그래밍 가능한 포토닉 부울 논리 회로를 단순화했다. 이러한 멤리스터는 Ta2O5와 Ta2O5-x(비화학량론적 비율을 갖는) 박막이 교대로 성장해 최종적으로 Ag 전극에 의해 피복된 도핑된 N-Si 기판을 사용한다.