Intelligent Semiconductor and Wearable Devices 연구실은 차세대 반도체 소자, 유연 전자기기, 웨어러블 헬스케어 시스템 등 첨단 융합기술을 선도적으로 연구하는 POSTECH 전자전기공학과 소속 연구실입니다. 본 연구실은 인공지능(AI) 및 빅데이터 시대에 요구되는 고성능, 저전력, 고집적 반도체 소자와 시스템 개발을 목표로 하고 있습니다.
주요 연구 분야로는 AI 반도체 및 뉴로모픽 하드웨어, 신개념 비휘발성 메모리, 고성능 트랜지스터, 인터페이스 공학, 유연 전자소자, 웨어러블 바이오센서 등이 있습니다. 산화물 반도체 기반의 혁신적 소자 구조, 저온 공정, 고신뢰성 접합 기술 등 다양한 소재 및 공정 혁신을 통해 기존 한계를 극복하고, 차세대 정보처리 및 저장 기술의 패러다임을 제시하고 있습니다.
특히, 웨어러블 헬스케어 분야에서는 피부 부착형 센서, 고감도 전극, 실시간 생체 신호 분석 시스템을 개발하여, 의료·스포츠·재활 등 다양한 분야에 실질적인 사회적 가치를 창출하고 있습니다. 또한, 대면적 유연 전자기기 제조, 응력 흡수형 기판, 퀀텀닷 광센서 등 차별화된 기술을 바탕으로 차세대 디스플레이, 전자 피부, 바이오이미징 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다.
연구실은 국내외 유수 학회 및 저널에 다수의 논문을 발표하고, 다양한 특허 출원과 산학협력을 통해 연구성과의 실용화 및 상용화에도 힘쓰고 있습니다. 또한, 삼성미래기술육성재단, 과학기술정보통신부, 산업통상자원부 등 다양한 기관의 연구과제를 수행하며, ICT, 반도체, 바이오헬스 등 국가 전략산업 발전에 기여하고 있습니다.
이처럼 Intelligent Semiconductor and Wearable Devices 연구실은 첨단 반도체 소자 및 시스템, 유연 전자기기, 웨어러블 헬스케어 등 융합적 연구를 통해 미래 정보사회와 인간 중심 기술 발전을 선도하고 있습니다.
본 연구실은 차세대 인공지능 반도체와 뉴로모픽 하드웨어 개발에 중점을 두고 있습니다. 최근 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅의 급격한 발전으로 인해 고용량, 고속 데이터 저장 및 연산이 가능한 반도체 기술의 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이에 따라 기존 플래시 메모리의 한계를 극복하기 위한 새로운 비휘발성 메모리 소자, 저전력·고집적 메모리 구조, 그리고 아날로그 신경망 학습에 최적화된 시냅스 소자 개발에 주력하고 있습니다.
특히, 산화물 반도체 기반의 2T 구조, 듀얼 게이트 트랜지스터, 그리고 저온 강유전체 공정 등 다양한 혁신적 소자 및 공정 기술을 연구하고 있습니다. 이러한 기술들은 메모리 소자의 내구성, 데이터 유지력, 용량을 획기적으로 향상시키며, 동시에 뉴로모픽 하드웨어 플랫폼의 실현을 위한 기반을 마련합니다. 또한, 인-메모리 연산 회로, 병렬 가중치 업데이트, 고선형성 시냅스 어레이 등 인공지능 연산에 특화된 회로 및 시스템 아키텍처 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 AI 반도체의 에너지 효율성과 연산 성능을 극대화하여, 미래 인공지능 시스템의 핵심 인프라로 자리매김할 것으로 기대됩니다. 더불어, 다양한 특허 출원과 국내외 학술지 및 학회에서의 활발한 논문 발표를 통해 연구의 우수성과 독창성을 인정받고 있습니다.
유연 전자소자 및 웨어러블 헬스케어 시스템
연구실은 유연 전자소자와 웨어러블 헬스케어 시스템 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 유연 기판, 박막 트랜지스터, 퀀텀닷 광센서, 피부 부착형 전극 등 다양한 유연 전자소자 기술을 바탕으로, 차세대 디스플레이, 전자 피부, 바이오이미징, 운동선수용 웨어러블 센서 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 혁신적 솔루션을 제시하고 있습니다.
특히, 대면적 유연 전자기기의 안정적 제조를 위한 기판-캐리어 부착 및 분리 공정, 응력 흡수층을 포함한 다층 유연 기판, 고신뢰성 접촉 저항 제어 기술 등 소재 및 공정 혁신을 통해 기존의 딱딱한 전자소자 한계를 극복하고 있습니다. 또한, 피부에 밀착되는 고감도 전극 및 센서를 활용하여 심전도, 근전도, 움직임, 체온 등 다양한 생체 신호를 실시간으로 정밀하게 측정·분석하는 시스템을 개발하고 있습니다.
이러한 기술은 의료, 스포츠, 재활, 건강 모니터링 등 다양한 분야에서 실질적인 사회적 가치를 창출하고 있습니다. 실제로 국내외 스포츠 협회, 의료기관 등과의 협업을 통해 현장 적용 및 상용화 연구도 활발히 진행 중이며, 관련 특허와 논문 발표를 통해 기술적 우수성을 입증하고 있습니다.
고성능 트랜지스터 및 인터페이스 공학
본 연구실은 고성능 트랜지스터와 인터페이스 공학 분야에서도 독창적인 연구를 수행하고 있습니다. 산화물 반도체 트랜지스터(TFT)는 차세대 디스플레이, 센서 어레이, 고주파 소자 등 다양한 전자기기의 핵심 부품으로 각광받고 있습니다. 연구실은 고해상도, 고속 동작, 저전력 구동이 가능한 새로운 트랜지스터 구조와 소재 개발에 집중하고 있습니다.
특히, 금속-산화물 반도체 접합에서 발생하는 접촉 저항을 효과적으로 저감하기 위한 수소 플라즈마 처리, 자기조립 단분자층(SAM) 도입, 인터페이스 트랩 패시베이션 등 다양한 인터페이스 엔지니어링 기법을 개발하고 있습니다. 이를 통해 트랜지스터의 스위칭 속도, 전류 밀도, 소자 균일성, 신뢰성 등이 크게 향상되고 있습니다. 또한, 곡면 및 유연 기판 위에서도 안정적으로 동작하는 트랜지스터 기술을 확보하여, 플렉서블 디스플레이 및 차세대 전자기기 구현에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 국제 저명 학술지 및 학회에서 꾸준히 발표되고 있으며, 관련 특허 출원과 산업체 협력을 통해 실제 제품화 및 상용화 가능성도 높이고 있습니다.
