PIM 인공지능 반도체 신소자 원천기술 확보를 위한 혁신 과제

본 사업은 메모리와 연산을 통합해 속도와 에너지 효율을 극대화하는 PIM 기술을 중심으로, 기존 반도체 구조의 한계를 해결하고 미래 컴퓨팅 주도권을 확보하기 위해 추진됩니다. 세계 최고 수준의 국내 메모리 반도체 경쟁력을 기반으로 신개념 소자·신소재·신공정의 원천기술 확보를 목표로 하며, 올해는 창의적이고 도전적인 기초 단계 연구를 중점적으로 지원합니다. 반도체·디스플레이 분야의 기업, 대학, 연구기관 등이 참여 가능하며, 장기적으로 국가전략기술 경쟁력 강화 및 산업 생태계 혁신을 도모하는 사업입니다.

본 과제는 기존에 시도되지 않은 원리나 신소재, 신공정을 활용해 PIM 인공지능 반도체의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 신소자 원천기술을 확보하는 것을 목표로 합니다. TRL 2~4 수준의 초기 단계 연구를 통해 소자 구조 설계, 성능 검증, 실험 기반 시제품 개발까지 단계적으로 수행하며, 에너지 효율·MBR 지수 등 핵심 성능을 개선하는 기술적 근거를 제시해야 합니다. 최종적으로는 국제 논문, 특허, 고급 인력 양성과 같은 연구성과 창출을 통해 혁신 기반의 미래 반도체 기술 확보에 기여하는 것이 목표입니다.

본 과제는 신개념 PIM 인공지능 반도체 소자를 개발하기 위한 기초·원천 연구에 중점을 둔 R&D 지원 프로그램입니다. 연구자는 기존 기술과 차별화되는 기초 아이디어를 기반으로 기술 목표를 자율적으로 설정하고, 객관적으로 성능 개선의 타당성을 입증해야 합니다. 주요 연구 내용은 다음과 같습니다. 1. 신개념 소자 아이디어 도출 및 구조 설계 - 새로운 물리 원리를 적용한 PIM 소자 개념 정의 - 신소재·신공정 적용 가능성 탐색 및 구조 설계안 수립 - 기존 메모리 기반 PIM 소자의 한계 분석 및 개선 방향 도출 2. 핵심요소 기술 개발 및 실험적 검증 - 소자 특성 예측을 위한 시뮬레이션 수행 - 프로토타입 제작을 통한 성능 측정 및 데이터 확보 - MBR 지수, 에너지 효율 등 핵심 성능의 개선 정도 입증 3. 소자 또는 시제품 초기 단계 구현 - TRL 2~4 수준에 맞춘 시제품 개발 - 연구자가 자율 설정한 성능 기준 달성 여부 평가 - 기술 확장 가능성 및 응용 분야 검토 4. 연구 성과 창출 및 확산 - SCIE 상위 10% 논문 발표 등 학술 성과 확보 - 특허 출원·등록을 통한 지적재산권 확보 - 대학·연구기관의 경우 석·박사급 전문 인력 양성 이를 통해 과제 수행기관은 PIM 반도체 분야의 차세대 기술 기반을 선도적으로 구축할 수 있으며, 향후 고성능 AI 반도체 개발 및 산업 경쟁력 강화에 기여할 수 있습니다.