[더테크=조재호 기자] 카이스트가 반도체 소자에서 발생하는 열을 컴퓨터에 활용하는 방법을 제시했다. 카이스트는 25일 신소재공학과 김경민 교수 연구팀이 산화물 반도체의 열-전기 상호작용에 기반한 열 컴퓨팅(Thermal computing) 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 전기-열 상호작용이 강한 ‘모트 전이’ 반도체를 활용했다. 이 소자에 열을 저장하고 전달 기능을 최적화에 열을 이용한 컴퓨팅을 구현했다. 개발된 열 컴퓨팅 기술은 기존 CPU와 GPU 같은 디지털 프로세서보다 100만분의 1수준의 에너지만으로도 경로 찾기 등과 같은 복잡한 최적화 문제를 풀 수 있었다. 이번 연구는 낮은 열전도도와 높은 비열을 지닌 폴리이미드 기판에 모트 전이 반도체 소자를 제작해 소자에서 발생한 열이 기판에 저장될 수 있도록 했다. 이렇게 저장된 열은 일정 시간 유지되며 시간적 정보 역할을 했다. 아울러 이 열은 이웃 소자로 전파되는데 이는 공간적 정보 역할을 했다. 이처럼 열 정보를 시공간적으로 활용한 컴퓨팅을 수행할 수 있었다. 김경민 교수는 “이번 연구의 의미는 기존에 버려지던 열을 컴퓨팅에 활용할 수 있다는 개념을 최초로 제안한 데 있다”며 “열 컴퓨팅 기술
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 인간의 뇌를 모방한 하드웨어 기반으로 인공지능(AI) 연산을 구현하는 뉴모로픽 컴퓨팅의 상용화를 앞당길 신뢰성 향상 기술을 개발했다. 카이스트는 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀과 한양대학교 연구진과 공동연구를 통해 차세대 메모리 소자의 신뢰성과 성능을 높일 수 있는 ‘이종원자가 이온 도핑’ 방법을 개발했다고 21일 밝혔다. 이온원자가 이온이란 원재 존재하던 원자가 다른원자가를 갖는 이온을 말한다. 공동연구팀은 기존 메모리 소자의 가장 큰 문제인 불규칙한 소자 특성 변화 문제를 개선하기 위해 이종원자가 이온을 도핑하는 방식으로 소자의 균일성과 성능을 향상할 수 있다는 사실을 실험과 시뮬레이션을 통해 규명했다. 불규칙한 소자 신뢰성 문제를 해결하기 위해 이종원자가 할라이드 이온을 산화물 층 내에 주입하는 방법이 소자의 신뢰성과 성능을 향상할 수 있음을 보고했다. 같은 방법으로 소자 동작의 균일성, 동작 속도 그리고 성능이 증대됨을 실험적으로 확인했다. 또한 연구팀은 원자 시뮬레이션 분석을 통해 결정질과 비결정질 환경에서 모두 실험적으로 확인한 결과와 일치하는 소자 성능 개선 효과가 나타남을 보고했다. 이 과정에서 도핑된
[더테크=더테크] 국내 연구진이 혁신적인 촉각 디스플레이 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI)는 16일 광열 탄성가변 필름 기반의 입체화 촉감을 생성하는 디스플레이 기술을 개발했다고 밝혔다. 촉각 디스플레이 기술은 적외선 발광다이오드(LED)에서 빛의 세기를 조절해 매끄러운 필름 표면에 수 밀리미터 크기의 소자 높낮이와 탄성을 자유자재로 변화시킬 수 있는 기술이다. 이 기술은 점자와 문자는 물론 다양한 입체적 형상을 직접 표현할 수 있다. 또한 부분별로 탄성과 온도를 정교하게 제어하는 방법으로 다양한 높이와 질감을 재현하는 것이 가장 큰 차별점이다. 사용자가 직접 만질 수 있는 입체적인 형상과 다양한 질감을 물리적으로 구현할 수 있어 시각장애인용 정보전달 기기나 차량 인터페이스, 메타버스, 교육용 스마트기기 등 다양한 분야에서 응용될 것으로 보인다. 이번 기술의 핵심은 머리카락 두게를 지닌 얇은 두 개의 층으로 구성된 가능성 고분자 필름 구조에 있다. LED에 마주한 하부 광열층은 빛을 흡수해 열을 발생시킨다. 상부 가변탄성층은 상온에서는 단단하지만, 광열층의 열이 전달되면 유리-고무 전이를 일으켜 섭씨 약 50도 이상에서는 매우 부드럽
[더테크=조재호 기자] 카이스트 연구진이 초고속으로 구동되며 온도가 낮아질수록 성능이 개선되어 고주파수 대역과 극저온에서의 활용 가능성이 기대되는 고성능 2차원 반도체 소자 개발에 성공했다. 카이스트는 20일 이가영 전기및전자공학부 교수 연구팀이 실리콘의 전자 이동도와 포화 속도를 2배 이상 뛰어넘는 2차원 나노 인듐 셀레나이드 기반 고이동도, 초고속 반도체 소자를 개발했다고 밝혔다. 2차원 인듐 셀레나이드는 기존 실리콘 반도체 및 2차원 반도체보다 높은 전자 이동도와 높은 전류를 보여 차세대 반도체 물질로 주목받고 있다. 그러나 인듐 셀레나이드는 산화에 취약하고 안정성이 떨어져 개발이 어려웠다. 연구팀은 이를 하부 절연막으로 고품질 2차원 육각형질화붕소(hBN) 물질을, 상부 보호막으로 얇은 인듐을 활용해 인듐 셀레나이드 안정성과 성능을 개선했다. 또한 핵심 채널층을 오염시키지 않고 2차원 이종접합 구조를 형성해 전자 이동도와 포화 속도를 대폭 올렸다. 인듐 셀레나이드의 전자 포화 속도를 체계적으로 분석해 보고한 것은 이번이 처음으로 연구팀은 전자 포화 속도 양상의 결정 기제를 규명했다. 이가영 교수는 “이번에 개발한 고성능 전자 소자는 초고속 구동이 가능
[더테크=조재호 기자] 카이스트가 인공지능(AI) 시대의 사물인터넷(IoT템 구현을 위한 나노소재 기술을 소개했다. 카이스트는 22일 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 생명화학공학과 리 섕 교수, 전기및전자공학부 권경하 교수, DGIST 로봇 및 기계전자공학과 김봉훈 교수와 함께 4차 산업혁명의 핵심 분야인 IoT를 크게 혁신할 수 있는 핵심 신소재를 소개하는 초청논문을 발표했다고 밝혔다. 김상욱 교수 연구팀은 그간 초미세 반도체회로 구현을 위한 블록공중합체 자가조립 제어(Directed Self-Assembly; DSA) 연구 분야를 세계 최초로 개척했다. 아울러 실제 반도체 리소그라피 공정과 융합하는데 성공해 국제 반도체 로드맵에 등록했다. 최근까지도 이 나노소재 기술은 반도체뿐 아니라 보안소자, 센서, 유저 인터페이스 등에 다양하게 적용하는 연구 방향을 제시해 국제적으로 선도했다. 이번에 그 중요성과 과학기술적 기여도를 인정받아 세계적인 학술지 ‘네이처 리뷰 일렉트리칼 엔지니어링(Nature Review Electrical Engineering)’에 퍼스펙티브(perspective) 논문을 초청받아 표지논문으로 발표했다. 김상욱 교수는 “포스트 인공지능
[더테크=조재호 기자] 카이스트가 곤충의 시신경계를 모방해 초고속·저전력 동작이 가능한 신개념 ‘지능형 센서’ 소자를 개발했다. 교통, 안전, 보안 시스템 등 다양한 분야에서 응용돼 산업과 사회에 기여할 수 있을 것으로 전망된다. 카이스트는 19일 김경민 신소재공학과 교수 연구팀이 다양한 멤리스터 소자를 융합해 곤충의 시신경에서의 시각 지능을 모사하는 지능형 동작인식 소자를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀이 개발한 지능형 동작인식 소자는 곤충의 시신경계를 참고했다. 초파리 같은 곤충은 비교적 작고 간단한 뇌와 시신경계를 지녔는데 다양한 환경에서 민첩하게 움직이고 생존할 수 있도록 시각 정보를 효율적으로 처리한다. 이는 기본 동작 감지기 (Elementary Motion Detector, EMD) 라는 특수한 신경 회로 덕분이다. 김경민 카이스트 신소재공학과 교수는 “곤충은 매우 간단한 시각 지능을 활용해 놀랍도록 민첩하게 물체의 동작을 인지한다”며 “이번 연구는 멤리스터 소자를 활용해 이를 구현했다는 점에서 큰 의의가 있다”고 밝혔다. 아울러 “최근 AI가 탑재된 휴대폰 같이 에지(edge)형 인공지능 소자의 중요성이 커지고 있다”며 “이번 연구가 동작
[더테크=조재호 기자] 다기능 전자소자를 통해 프로그램 및 기능성 변환이 가능한 회로 구현의 가능성을 제시하고 IC칩에서의 이차원 반도체의 활용성을 확장하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 카이스트는 이가영 전기및전자공학부 교수 연구팀이 양극성 반도체 특성을 지닌 이차원 나노 반도체 기반의 다기능 전자소자를 개발했다고 2일 밝혔다. 다기능 전자소자란 기존 트랜지스터와 달리 전압에 따라 기능을 변환할 수 있는 소자다. 연구팀이 개발한 소자는 양극성 트랜지스터와 N형 트랜지스터, 다이오드, 항복 다이오드, 그리고 광 감지 소자로 변환할 수 있다. 기존 실리콘 반도체보다 성능이 뛰어난 이황화 몰리브덴(MoS2)은 층상 구조의 이차원 반도체 나노 소재로 전자가 흐르는 N형 반도체의 특성을 지니면서 대기에서 안정적인 특징을 지녔다. 아울러 기존 실리콘 반도체가 미세화될수록 성능 저하에 취약약한데 MoS2는 관련 문제가 적어 차세대 반도체로 학계뿐만 아니라 삼성전자나 TSMC, 인텔 등의 산업계에서도 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 다만 상보적 금속산화막 반도체(CMOS) 구현을 위해서는 음(N)전하를 띄는 전자뿐만 아니라 양(P)전하를 띄는 정공 유도도 필요한
[더테크=조재호 기자] 국내 연구진이 차세대 전력반도체로 불리는 산화갈륨 전력반도체의 핵심소재 및 소자 공정 기술 개발에 성공했다. 일본과 미국이 기술적 우위에 있던 분야로 이번 기술 개발로 그 격차를 좁혔다. 한국전자통신연구원(ETRI)는 한국세라믹기술원(KICET)과 함께 국내 최초로 3kV급 산화갈륨 전력반도체 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터 ‘모스펫’ 소자 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 전력반도체 소자는 소부장 관련 12대 국가전략기술 중 하나다. 이동통신, 전기차, 태양광·풍력발전, 전력전송, 국방, 우주항공, 양자컴퓨터 등 국가 산업 전반에 쓰이는 핵심 부품이다. 현재 95% 이상 해외 수입에 의존하고 있다. 따라서 이번 소재·소자 기술의 국산화는 국가 전략기술의 자립화 측면에서 매우 큰 의미를 지녔다. 연구진이 개발에 성공한 산화갈륨 에피 소재 기술은 단결정 기판 위에 고품질 전도성을 갖는 여러 층의 박막을 성장시키는 공정이다. 전대우 KICET 박사 연구팀은 금속유기화학기상증착법을 활용해 고품질 베타 산화칼륨 에피소재 성장 기술의 국산화에 성공했다. 해당 기술은 에피소재의 두께를 1나노미터(nm) 크기에서 1마이크로미터(㎛) 단위까지
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