박진홍 성균관대 교수팀, ‘빛 제어’ 광전자 시냅스 반도체 소자 개발

'뉴로모픽·프로세싱-인-메모리' 등 차세대 인공지능 칩 적용 기대

박진홍 성균관대학교 전자전기공학부 교수 /제공=성균관대학교

박진홍 성균관대학교 전자전기공학부 교수 연구팀<사진>이 김용훈 카이스트 전기및전자공학과교수 연구팀과 함께 ‘빛으로 작동하는 차세대 광전자 시냅스 반도체 소자’를 개발했다.

박 교수는 이번 연구를 통해 “단일 시냅스 모방 반도체 소자를 개발하는 연구뿐만 아니라 다양한 신호를 감지해내는 반도체 센서를 활용한 뉴로모픽 칩 기능의 다각화와 관련된 후속 연구를 통해 앞으로 다양한 비정형 정보를 더욱 효율적으로 처리할 수 있을 것”이라며 “향후 인공신경망 기반 차세대 컴퓨팅 시스템의 발전에 크게 기여할 것으로 기대한다”말했다.

뉴로모픽 또는 프로세스-인-메모리 칩과 같은 인공지능 칩은 대량의 정보를 병렬적으로 처리해 소비 전력을 최소화하고, 학습을 통해 자신의 연산 기능을 향상시킬 수 있어 차세대 정보처리 칩으로 각광받고 있다.

특히 최근 인공지능 칩의 병렬 정보처리와 학습 능력 구현에 필수적인 시냅스 모방 반도체 소자에 관한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다.

박 교수에 따르면 연구팀은 빛의 신호를 기억해낼 수 있는 감광성 메모리 특성을 지닌 2차원 반데르발스 반도체 소재를 활용해, 빛으로 내부 전도도(가중치)를 제어하는 광전자 시냅스 반도체 소자를 구현했다.

이러한 특성이 반영된 하드웨어 합성 곱 신경망의 학습·추론 동작을 확인해 광전자 시냅스 반도체 소자의 지능형 시스템 활용 가능성을 성공적으로 입증했다.

이렇게 구현된 광전자 시냅스 반도체 소자는 다양한 생물학적 시냅스 동작 특성을 모방했으며, 이들로 구성된 하드웨어 합성 곱 신경망에서 CIFAR-10 이미지 패턴에 대해 89.4%의 인지율을 확보했다.

본 연구는 국제학술지 어드벤스드 머티리얼즈 얼리 뷰 논문으로 지난달 22일 게재됐다.