● 본 사업을 통해 ① 포스텍이 추구하는 글로벌 수월성있는 연구집단을 창출하고, ② 최고급 학문후속세대를 안정적으로 육성하며, ③ 기초연구와 함께 지역혁신을 위한 실용적인 연구결과 도출, 이의 상용화를 통한 기술이전, 창업연계를 바탕으로 ④ 지역의 혁신생태계를 창출하고 앵커기업들을 중심으로 산학연 협력체계를 고도화하여 글로벌 경쟁력있는 연구소로 발전한다는...
그래
초박막소재
상복합소재
이차원소재
산화물반도체
2
주관|
2023년 3월-2025년 12월
|750,000,000원
CMOS 공정호환 강유전체 트랜지스터 기반 초고효율 3D Vertical 컴퓨팅-인-메모리 집적 플랫폼 개발
[1차년도]
o 3D 강유전체 메모리 단위소자 개발 및 어레이 구조 설계
- 3D 강유전체 메모리 단위 소자 동작 특성 최적화 및 어레이 구조 설계
- 강유전체-산화물 반도체 채널을 조합한 3D 구조
o 시뮬레이션을 활용한 3D 어레이 구조 연구
- 정확한 SPICE 모델을 이용하여 다양한 3D 강유전체 메모리 어레이 구조 탐색
- 기존 시뮬레이터 framework를 멀티레벨 동작으로 확장하여 CIM 동작이 검증 및 IP 구조 확보
o 3D 구조 시뮬레이션 framework 구축
- 강유전체 트랜지스터의 측정 데이터 기반 SPICE 모델 자동 생성 소프트웨어 개발
- 강유전체 소자의 SPICE 모델을 이용한 어레이 동작 시뮬레이션 framework 구축
- 강유전체 기반의 다양한 CIM 아키텍처 및 3D 구조의 강유전체 CIM 아키텍처 동작 평가 시뮬레이션 framework 구축
o 고성능, 고집적 3D 어레이 구조 개발
- MAC과 CAM 연산을 위한 고성능, 고집적 3D 어레이 구조 개발
- SPICE 소자 모델 기반 어레이 구조 탐색
- 다양한 어레이 모델에 따른 성능 도출 및 비교 평가
- 멀티레벨 동작시 CIM 연산 효율 및 정확도 평가 수행
- CIM 동작을 위한 SoC 프로세서, 버스, 인터페이스 등의 기본 IP확보
[2차년도]
o 3D 강유전체 메모리 어레이 제작
- 강유전체-산화물 반도체 채널 소자를 이용한 3D 강유전체 메모리 어레이 제작
- 3D 강유전체 메모리 어레이 인터페이스 회로 설계 및 구현
o 3D 강유전체 메모리 어레이 동작 방식 개발
- 3D 강유전체 메모리 어레이 인터페이스 회로 설계 및 구현
- Sensing 오차 최소화 및 cell 어레이의 구조에 최적화된 알고리즘 및 연산자 연구
- 전기적 분석법을 통한 강유전체-산화물 반도체 채널 동작 원리 이해 및 신뢰성 개선
o 고성능 고집적 3D 강유전체 메모리 어레이 인터페이스 회로 (driver, readout 회로 등) 설계 및 구현
- Reconfigurable한 인터페이스 회로의 구조 설계 제시
- 인터페이스 회로의 schematic 시뮬레이션 및 설계
- 인터페이스 회로의 layout 설계
- 인터에이스 회로의 성능 평가 (소모 전력, 전압 구동 범위, 전압 분해능 등)
- 인터페이스 회로 칩 제작
- 인터페이스 회로의 핵심 아날로그 셀의 layout 자동생성 소프트웨어 개발
o 매핑 알고리즘 개발
- 다양한 매핑 알고리즘을 지원하는 시뮬레이션 framework 구축
- 3D 구조의 강유전체 CIM에 최적화되어 에너지 효율을 극대화하는 매핑 알고리즘 개발
[3차년도 (최종)]
o 3D FeNAND, FeAND, FeNOR 프로토타입 구현
- Full-chip 형태의 3D FeNAND, FeAND, FeNOR 어레이 제작 및 특성 평가
- 3D 강유전체 메모리 어레이 프로토타입 실험 및 결과 분석
- 아날로그 layout 자동생성 소프트웨어를 이용한 인터페이스 회로의 최적 설계 제시
o 3D cell 어레이 기반 CIM 개발
- Cell 특성에 최적화된 초정밀/고효율 알고리즘 설계 및 벤치마크
- 3D cell 어레이 기반 CIM 동작 실증을 위한 digital SoC 프로토타입 설계
o CIM 구조 개발 및 시뮬레이션 framework 구축
- MAC과 CAM 연산을 모두 지원하여 연산 목적에 따라 동작 과정이 변경 가능한 3D 강유전체 기반 CIM 구조 개발
- 3D 구조의 강유전체 CIM을 위한 다양한 CAM 시뮬레이션 framework 구축
o 3D CIM 구동 프로토타입 개발 및 데모
- 제작된 인터페이스 칩의 프로토타입 검증
- 3D 강유전체 CIM 및 인터페이스 회로 칩의 이종집적 프로토타입 구현
- 3D CIM 어레이와 인터페이스가 연동된 프로토타입 구현 및 CIM 동작 (MAC & CAM) 검증을 위한 인터페이스 동작 검증
CMOS 공정호환 강유전체 트랜지스터 기반 초고효율 3D Vertical 컴퓨팅-인-메모리 집적 플랫폼 개발
강유전체 기반 다양한 어레이 구조 활용 고성능/고집적 CIM 기술 개발
강유전체
컴퓨팅-인-메모리
3D 구조
3단자 메모리
시뮬레이션 프레임워크
4
2023년 3월-2025년 12월
|1,000,000,000원
CMOS 공정호환 강유전체 트랜지스터 기반 초고효율 3D Vertical 컴퓨팅-인-메모리 집적 플랫폼 개발
강유전체 기반 다양한 어레이 구조 활용 고성능/고집적 CIM 기술 개발
강유전체
컴퓨팅-인-메모리
3D 구조
3단자 메모리
시뮬레이션 프레임워크
5
주관|
2019년 8월-2023년 2월
|100,000,000원
뇌신경계를 모사한 액상기반 뉴로모픽 소자 및 집적화 공정 개발
뉴로모픽 소자를 위해 solid-state 기반의 여러 소자들이 제안되고 있으나, 인간의 뇌와 유사하게 약 1000억개의 신경세포를 구현하기 위해서는 과도한 전력소모 및 발열문제가 나타남. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 액체를 이용한 시냅스 소자를 통해 인간의 뇌와 유사하게 동작하는 microfluidic synaptic chip을 구현하고자 함.
(1) 1차년도: microfluidics 기반 시냅스 소자 구현을 위해 최적의 액상 물질 및 흡수소재 탐색을 진행. 또한 뇌기능 모사에 적합한 액상 기반 저항변화 멤리스터 및 트랜지스터를 설계하고 특성을 평가하여 신뢰성을 확보.
(2) 2차년도: 액체를 이용한 초저전력 시냅스 단일 소자를 개발하여 시냅스 소자의 특성 및 학습 가능성을 평가하고자 함. 뿐만 아니라 cyclic voltammetry, impedance spectroscopy등의 전기화학적 평가를 통해 소자의 동작 메커니즘을 분석.
(3) 3차년도: 구현된 단일 시냅스 소자에 microfluidic system을 적용하여 시냅스 어레이를 제작하고, 이를 lab-on-a-chip 형태로 구현하여 액체 기반의 인공신경망을 개발하고자 함. 제작된 microfluidic synaptic 어레이 내의 소자들의 균일한 작동 및 특성을 평가하고 최적의 synaptic 어레이 제작을 위한 구조 제시 및 개선을 진행.
(4) 4차년도: 구현된 microfluidic synaptic 어레이를 dual in-line package (DIP) 칩 형태로 구현하고자 함. DIP chip 구조에서의 소자 최적화를 진행하고 실제 breadboard 상에서 MNIST 기반의 패턴 인식 테스트를 진행하고, 이를 통한 액상기반 뉴로모픽 소자의 성능을 평가.
(5) 5차년도: 액상기반 뉴로모픽 소자의 집적화 공정 개발을 통하여 plastic leaded chip carrier (PLCC) 형태의 microfluidic synaptic chip을 구현하고자 함.
