ISDL 연구실은 하이브리드 CMOS 뉴런 회로의 혁신을 목표로 하고 있습니다. 본 연구는 기존 CMOS 기술에 새로운 나노소재 기반 재료, 저전력 시냅스 소자의 혁신적 구조, 그리고 초고속 스위칭이 가능한 Positive Feedback FET(FBFET)와 같은 첨단 소자를 통합하는 데 중점을 두고 있습니다. 이러한 융합을 통해 기존 CMOS의 물리적 한계를 극복하고, 신경망 회로의 에너지 효율성과 집적도를 크게 향상시키고자 합니다. 특히, 저전력 시냅스 소자 개발을 위해 반도체 나노소재의 헤테로접합을 기반으로 한 저구동 전압 멤리스터를 구현하고, 시냅스 어레이의 누설 전류를 차단하는 나노소재 기술을 적용하고 있습니다. 이로써 신경망 회로의 대규모 집적과 초저전력 동작이 가능해지며, 인공지능 하드웨어 구현에 필수적인 요소 기술을 확보하고 있습니다. 연구실은 이러한 기술을 바탕으로 스파이킹 뉴럴 네트워크(SNN)와 같은 차세대 신경망 회로를 실제로 구현하고, 학습 및 인식 과정에서의 전력 소모를 실험적으로 검증하고 있습니다. 이를 통해 미래의 인공지능 반도체 및 뉴로모픽 시스템 개발에 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다.

ISDL 연구실은 나노소재를 활용한 차세대 센서 및 메모리 소자 개발에도 주력하고 있습니다. 특히, 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)와 이황화몰리브덴(MoS2) 등 다양한 나노소재를 금속-절연체-금속(MIM) 구조에 적용하여, 저항성 스위칭 메모리(RRAM) 및 FET형 수소 센서의 성능을 극대화하고 있습니다. 이러한 소자는 기존 소자 대비 낮은 구동 전압, 높은 감도, 그리고 우수한 신뢰성을 동시에 달성할 수 있습니다. 연구실에서는 CNT 딥코팅 장비를 활용하여 금속-산화물-탄소나노튜브-실리콘(MOCS) 기반의 멤리스터를 제작하고, 이를 통해 시냅스 모방 소자를 구현하고 있습니다. 또한, 팔라듐 나노입자가 장착된 이황화몰리브덴 기반의 수소 센서를 개발하여, 실온에서의 고감도 수소 검출을 실현하였습니다. 이러한 연구는 에너지 효율적이고 안전한 센서 및 메모리 소자 개발에 중요한 기여를 하고 있습니다. 더불어, 1차원 나노소재를 활용한 피라미드 구조, 3D 스택 구조, 3단자 멤리스터 등 새로운 소자 아키텍처를 연구하여, 고집적·저전력 소자 개발의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 이와 같은 연구는 미래의 스마트 센서, 인공지능 하드웨어, 그리고 차세대 메모리 기술 발전에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.