과학기술정보통신부가 우주 방사선 환경에서도 안정적으로 동작하는 차세대 AI 반도체 기술을 세계 최초로 검증했다고 밝혔다.
19일 과기정통부에 따르면 한국원자력연구원 첨단방사선연구소, 충북대학교, 벨기에 IMEC 공동연구팀은 차세대 반도체 물질을 제작해 우주 환경에서의 AI 반도체 활용 가능성을 검증하는 데 성공했다.
연구팀은 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO) 기반의 시냅틱 트랜지스터를 제작해 원자력연의 양성자가속기를 이용해 33MeV급 고에너지 양성자 빔을 조사했다.
지구 저궤도 수준의 우주 방사선에 20년 이상(저궤도 위성의 수명이 보통 5~15년) 노출된 것과 같은 수준의 방사선량을 쏜 뒤 소자의 특성을 재평가했다.
연구팀은 그 결과 소자의 구동 전류가 일부 감소하는 등 성능 저하는 관찰됐지만, 반도체의 핵심인 스위칭 동작과 뉴로모픽 소자의 핵심인 시냅스 가소성(뉴런 연결 강도 조절 능력)은 안정적으로 유지되는 것을 확인했다고 밝혔다.
방사선 노출 상태에서의 AI 연산 효율을 검증하기 위해 실시한 '뉴로모픽 컴퓨팅 시뮬레이션(MNIST 손 글씨 인식)'에서도 92.61%의 높은 패턴 인식 정확도를 기록했다.
공동연구팀의 세 기관은 과기정통부의 지원사업 도움을 받아 각각의 장점을 살려 대학(충북대 조병진 교수)이 소자 제작 및 특성 평가를, 출연연(원자력연 강창구 책임연구원)이 양성자 조사 설계 및 분석을, 해외 기관(벨기에 IMEC 유태진 박사)은 결과 해석을 지원했다.
국제학술지인 '반도체 공정 재료 과학 저널' 3월호에도 연구 결과가 게재됐다.
연구팀은 "향후 성능 저하 문제를 보완할 기술적 전략을 추가로 연구하고, 방사선 영향 평가 분석시스템을 강화하여 뉴로모픽 반도체 및 로직 회로 수준에서 검증하는 단계로 연구를 확대해 우주항공용 AI 반도체 분야의 핵심기술로 발전시켜 나갈 계획"이라고 말했다.
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