광주과학기술원(GIST·지스트)은 한국에너지공대(KENTECH·켄텍) 연구팀과 차세대 반도체 소자를 개발했다고 25일 밝혔다.

GIST 신소재공학과 이상한 교수팀과 켄텍 에너지공학부 오명한 교수팀은 휘발성 저항 변화 소자(멤리스터)의 산화코발트(Co3O4) 나노입자를 규칙적으로 배열하고 미세한 틈을 정밀하게 제어해 보다 안정적으로 작동할 수 있도록 했다.

인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 발전으로 처리해야 할 정보량이 늘면서 적은 전력과 일정한 동작 특성 및 성능을 가진 전자소자를 구현하는 기술의 중요성도 커지고 있다.

연구팀은 전기 자극이 작동할 때마다 전류가 흐르는 길(전도 경로)을 무작위로 새로 만들지 않고, 나노입자 사이의 일정한 틈을 따라 일정하게 흐르도록 구조를 설계했다.

개발된 메모리 소자는 약 10 나노암페어(nA)의 매우 낮은 전류에서 작동했으며 높은 동작 균일성과 재현성을 보였다.

특히 나노 틈의 크기를 조절함으로써 메모리 소자가 작동하는 전압도 낮췄다.

나노 틈을 약 3 nm에서 약 1 nm로 좁히자 전환(스위칭)이 시작되는 평균 전압도 8.75 볼트(V)에서 1.20 V로 약 7분의 1 수준까지 낮아진 것으로 나타났다.

이번 연구 결과는 복합재료 분야 국제학술지 'Advanced Composites and Hybrid Materials'에 지난 달 30일 온라인으로 게재됐다.

이상한 GIST 교수는 "인간의 뇌처럼 자극에 따라 일시적으로 신호를 기억했다가 잊음으로써 적은 에너지로 방대한 정보를 빠르게 처리하는 '뉴모로픽 컴퓨팅' 정보 처리 기술이 중요해지고 있다"며 "향후 저전력 뉴로모픽 소자 개발에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.