재구성 실리콘 기반 로직-인-메모리 및 스테이트풀 논리 연산 연구

Reconfigurable Logic-in-Memory and Stateful Logic Operations Using Silicon Devices

연구 내용

양성 피드백 기반 재구성 실리콘 트랜지스터와 게이트 다이오드 소자를 이용해 논리 연산과 메모리 저장을 결합하는 스테이트풀 로직-인-메모리 셀 및 어레이를 구현하는 연구

김상식 연구실은 양성 피드백 루프를 구동하는 실리콘 기반 재구성 소자 구조를 기반으로 로직-인-메모리를 구성합니다. 단일 셀에서 입력 조건에 따라 트랜지스터의 스위칭 상태가 논리 결과와 메모리 상태를 동시에 결정하도록 설계하고, 게이트/부하 소자 조합으로 이진 및 삼진 불리언 연산 동작을 구현합니다. 또한 스테이트풀 연산을 실리콘 다이오드로 확장하여 변이와 신뢰성 관점에서 상태 저장이 가능한 논리 블록을 제시합니다. 이러한 접근은 인-메모리 컴퓨팅에서 데이터 이동을 줄이기 위한 회로 수준의 구현 가능성을 확보하는 차별성을 가집니다.

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연구 흐름

초기에는 재구성 실리콘 트랜지스터를 이용해 동일한 소자 셀이 입력 극성에 따라 서로 다른 기억 상태 및 논리 기능을 수행하도록 하는 로직-메모리 구성을 규명하는 데 집중했습니다. 이후 스테이트풀 동작을 게이트 실리콘 다이오드로 구현하여 NAND, NOR 및 가산기 등 기본 연산을 순차 다중 읽기 방식으로 안정적으로 수행하도록 확장했습니다. 최근에는 삼중 게이트 실리콘 소자 기반 범용 로직-메모리 셀 어레이를 목표로, 이진·삼진 논리의 확장성과 셀 집적 구조의 구현성을 함께 확보하는 방향으로 연구를 수행하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

범용 로직-메모리 셀 아키텍처
인-메모리 NAND/NOR 상태 논리 블록
이진·삼진 불리언 연산 매핑
저전력 PIM 회로 설계
다중 게이트 재구성 논리 셀
실리콘 다이오드 기반 연산 집적
상태 유지형 순차 논리 운영
논리-저장 결합형 알고리즘 실행
CMOS 호환 인-메모리 레이아웃
상태 논리 신뢰성 검증 플로우