OLED TV 핵심소재로 만든 뉴로모픽 시냅스

24년 2023월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) ChatGPT의 영향력은 교육 분야를 넘어 다른 영역에서도 큰 변화를 일으키고 있습니다. 그만큼 인공 지능 (AI) 언어 모델은 문답 기반의 인터랙션을 통해 종이 작성, 번역, 코딩 등 다양한 작업을 수행할 수 있는 능력을 인정받고 있습니다. AI 시스템은 오류를 최소화하기 위해 광범위한 교육이 필요한 딥 러닝에 의존하므로 메모리와 프로세서 간에 빈번한 데이터 전송이 발생합니다. 그러나 전통적인 디지털 컴퓨터 시스템의 폰 노이만 아키텍처는 정보의 저장과 계산을 분리하여 전력 소비가 증가하고 AI 계산이 크게 지연됩니다. 연구원들은 이러한 문제를 해결하기 위해 AI 애플리케이션에 적합한 반도체 기술을 개발했습니다. POSTECH 정윤영 교수(전기공학과 반도체공학과), 김세영 교수(신소재공학과 반도체공학과), Ph.D. 박성민 후보(전기공학과)는 OLED 디스플레이에 널리 사용되는 산화물 반도체인 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 이용해 고성능 AI 반도체 소자를 개발했다. 새로운 장치는 성능과 전력 효율성 측면에서 탁월한 것으로 입증되었습니다. 이 연구는 첨단 전자 재료 ("고정밀 신경망 계산을 위한 자기 조립 단분자층을 갖는 금속 산화물 반도체 트랜지스터 기반의 고도로 선형 및 대칭 아날로그 뉴로모픽 시냅스"). 제안된 AI 시냅스 장치의 구조. 두 개의 산화물 반도체 트랜지스터가 연결되어 있습니다. 하나는 쓰기용이고 다른 하나는 읽기용입니다. (이미지: POSTECH) ChatGPT와 같은 효율적인 AI 작업에는 정보 저장을 담당하는 메모리 내에서 계산이 발생해야 합니다. 안타깝게도 이전 AI 반도체 기술은 AI 정확도를 향상시키기 위한 선형 및 대칭 프로그래밍 및 균일성 등 모든 요구 사항을 충족하는 데 제한이 있었습니다. 연구팀은 IGZO를 대량 생산이 가능하고 균일성, 내구성, 컴퓨팅 정확도를 제공할 수 있는 AI 컴퓨팅의 핵심 소재로 모색했다. 이 화합물은 인듐, 갈륨, 아연, 산소의 XNUMX개 원자를 일정한 비율로 구성하고 전자이동도와 누설전류 특성이 뛰어나 OLED 디스플레이의 백플레인 역할을 한다. 연구진은 이 물질을 이용해 두 개의 시냅스로 구성된 새로운 시냅스 장치를 개발했다. 트랜지스터 스토리지 노드를 통해 상호 연결됩니다. 이 노드의 충전 및 방전 속도를 정밀하게 제어함으로써 AI 반도체가 높은 수준의 성능에 필요한 다양한 성능 지표를 충족할 수 있게 되었습니다. 또한, 신청 신경성 대규모 AI 시스템에 대한 시냅스 장치는 시냅스 장치의 출력 전류를 최소화해야 합니다. 연구진은 트랜지스터 내부의 초박막 절연체를 전류 제어에 활용할 수 있어 대규모 AI에 적합하다는 가능성을 확인했다. 연구진은 새로 개발한 시냅스 장치를 사용해 필기 데이터를 훈련하고 분류해 98% 이상의 높은 정확도를 달성해 향후 고정확도 AI 시스템에 적용 가능성을 검증했다. 정 교수는 “소재 개발에만 치중했던 기존 AI 반도체 기술의 한계를 극복했다는 점에서 우리 연구팀의 성과의 의미가 크다. 이를 위해 우리는 이미 대량 생산 중인 재료를 활용했습니다. 또한 두 개의 트랜지스터를 하나의 시냅스 소자로 사용하는 새로운 구조를 통해 선형적이고 대칭적인 프로그래밍 특성을 얻었다. 따라서 이 새로운 AI 반도체 기술의 성공적인 개발 및 적용은 AI의 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있는 큰 잠재력을 보여줍니다.”

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62667.php