본 연구는 산화물 모아레 계면소재를 제작하고, 해당 시스템에서의 구조 및 물성 제어기술을 개발하는 것을 최종목표로 함. 이를 위해 격자-오비탈, 뒤틀림 각도 등의 변수 제어가 가능한 모아레 계면소재의 제조 기술을 개발하고, 그에 따른 구조 분석 기법의 개발을 통해 해당 연구를 진행하고자 함. 상기에 제시한 두 가지의 핵심 기술 개발은 다양한 모아레 계면소재...
모아레
계면 제어
전자 구조
원자 구조
산화물 박막
4
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