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해외동향기술

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나노와이어로 만들어진 인공 시냅스 ndsl 상세보기

과학기술분류

전기/전자

저자

KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

키워드

1. 나노와이어; 인공 시냅스; 나노기술; 컴퓨터 2. nanowire; artificial synaps; nanotechnology; computer

등록일

20181206

NDSL OPENAPI

초록
이탈리아 폴리테크니코 공대(Politecnico di Torino)와 독일 율리히 연구소(Forschungszentrum JUlich)의 연구진은 생물학적 신경 세포와 거의 동일한 방식으로 작동하는 나노와이어 장치를 만들었다. 이 장치는 수많은 신호를 병렬로 수신해서 정보를 저장하고 처리할 수 있다. 산화물 결정 나노와이어로 만들어진 저항 방식 셀(resistive switching cell)은 생물학적 시냅스와 뉴런의 기능을 대신할 수 있는 뉴로모픽(neuromorphic) 프로세서를 만들 수 있는 이상적인 후보자이다. 최근 몇 년 동안에 컴퓨터는 빠르게 진화하고 있다. 인공 지능의 급속한 발전 덕분에, 컴퓨터가 자동차를 운전하고, 텍스트를 번역하며, 바둑과 체스의 세계 챔피언을 이길 수 있게 되었다. 인공 지능을 더욱 발전시키는데 걸림돌은 인간 뇌의 신호 처리를 재현할 수 있는 장치 개발이다. 신경 네트워크에서 데이터는 병렬로 저장되고 처리된다. 기존의 컴퓨터는 연속적으로 정보를 저장하고 처리한다. 그래서 이런 컴퓨터를 이용한 신경망은 매우 복잡하면서 비효율적인 방식으로 작동하게 된다. 인간 두뇌와 유사하게 작동하는 신경 뉴로모픽 칩은 상당한 장점을 가지고 있다. 두뇌의 뉴런처럼 네트워크로 서로 연결되어 있다. 프로세서의 일부가 고장나더라도 다른 프로세스가 기능을 대신 수행할 수 있다. 오늘날의 반도체 기술로 이런 기능을 어느 정도 달성할 수 있다. 그러나 이렇게 만들어진 시스템은 특정 용도에만 적합하고 많은 공간 및 에너지가 필요하다. 이번에 개발된 산화아연 결정으로 만들어진 나노와이어 장치는 매우 작고 에너지 효율적이면서 정보를 병렬로 처리하고 저장할 수 있다. 수년 전부터 멤리스티브(memristive) 셀이 뉴런과 시냅스의 기능을 대신할 수 있을 것이라고 예상되었다. 멤리스티브 셀은 흐르는 전류의 강도 및 방향에 따라서 전기 저항이 변화된다. 종래의 트랜지스터와는 달리, 전류가 차단되더라도 최종 저항값은 그대로 유지된다. 이번 연구진은 이런 멤리스티브 셀을 만들기 위해서 단일 산화아연 나노와이어를 사용했다. 이 나노와이어는 약 1 만분의 1 밀리미터이다. 이 나노와이어는 장치는 매우 작은 공간을 차지하면서 플래시 메모리보다 훨씬 빠르게 작동하였다. 나노와이어는 다른 고체에 비해서 유망한 물리적 특성을 가지고 있기 때문에 태양전지, 센서, 배터리, 컴퓨터 칩 등을 개발하는데 사용되고 있다. 또한 나노와이어 제조 공정도 비교적 간단하다. 나노와이어 셀은 나노와이어 양쪽 끝을 백금/은 전극에 부착시켜서 만들어졌다. 전극은 적절한 전류에 의해서 이온들을 방출한다. 금속 이온들은 와이어의 표면에 퍼지고 전도성을 발생시킨다. 다음 연구는 수백 개의 나노와이어 셀을 서로 연결해서 실제로 적용할 수 있는 네트워크를 만드는 것이 될 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Communications에 “Self-limited single nanowire systems combining all-in-one memristive and neuromorphic functionalities” 라는 제목으로 게재되었다.