표준연, 차세대 반도체 '뉴로모픽 소자' 개발에 "한발짝 더 가까이"

차세대 반도체로 주목받는 '뉴로모픽 소자' 구현은 언제쯤 이루어질까?

확답은 어렵지만, 한국표준과학연구원(KRISS, 이하 표준연)이 최근 뉴로모픽 소자의 완성도를 기존 대비 1천배 이상 높이는데 성공했다고 7일 밝혔다.

안경모 표준연 양자자기센싱그룹 초빙연구원은 "갈 길이 많이 남아 있지만, 완성도를 한층 높일 수 있는 기반 기술은 확보한 것"이라며 "뉴로모픽 소자의 핵심 소재로 주목받는 마그논 미세구조를 ㎒단위에서 국내 최초로 관측했다"고 설명했다.

마그논(Magnon)은 자성 물질 내 양자 스핀(자기적 성질을 가진 전자의 특성)이 서로 영향을 주며 생기는 파동을 말한다. 이를 이용해 컴퓨터를 만들 경우 데이터 저장과 처리를 동시에 수행해 막대한 양의 정보를 적은 전력으로 빠르게 처리할 수 있다.

안 연구원은 "뉴로모픽 소자가 최근 급증하는 인공지능(AI)의 전력 소모량을 획기적으로 낮출 혁신 기술로 꼽히는 이유"라며 "양자컴퓨터의 큐비트 생성 등에 쓸 수 있다"고 말했다.

연구진은 VNA(벡터 네트워크 분석기) 장비를 이용, 기존 알려져 있던 마그논의 주파수 영역 주변에 수많은 미세 주파수 구조가 존재한다는 사실을 처음 확인했다. 미세 영역에 전기 신호를 보낸 후 반사·투과된 스펙트럼을 분석했다.

연구진은 "VNA 장비의 특수 기능인 주파수 오프셋 기능을 이용해 마그논의 숨겨진 미세구조를 관측하는 데 성공했다"고 덧붙였다.

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안경모 연구원은 “마그논은 뉴로모픽 소자 이외에도 양자 스핀 큐비트, 양자 초고속 연결망, 차세대 고정밀 센서를 구현할 소재로도 주목받고 있다"며 “이번 연구로 확보한 마그논 구조를 바탕으로 응용 소자 개발에 박차를 가할 것”이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부 세종과학펠로우십 사업의 지원을 받았다. 연구 성과는 지난 8월 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(IF: 14.7)에 게재됐다.