FuST Lab은 차세대 반도체 소자인 멤리스터의 물리적 메커니즘과 신소재 개발에 중점을 두고 있습니다. 멤리스터는 저항 상태를 기억하는 특성을 바탕으로, 기존의 트랜지스터 기반 소자와는 차별화된 동작 원리를 가집니다. 연구실에서는 멤리스터의 전기적 전도, 이온 및 전자의 확산 동역학, 필라멘트 형성 및 파괴 과정 등 근본적인 물리 현상을 심도 있게 분석하고 있습니다. 이를 위해 다양한 전기적 측정, 현미경 분석, 이론적 모델링을 병행하여 멤리스터의 동작 신뢰성과 반복성을 높이고자 노력하고 있습니다. 또한, 멤리스터 소자의 성능을 극대화하기 위해 원자층 증착(ALD), 물리적 기상 증착(PVD) 등 첨단 박막 증착 기술을 활용한 신소재 개발에 집중하고 있습니다. 산화물, 금속, 복합 구조 등 다양한 소재를 적용하여, 멀티레벨 스위칭, 고온 안정성, 저전력 동작 등 실용적 특성을 확보하고 있습니다. 특히, 나노미터 두께의 박막에서 나타나는 새로운 전기적 특성과 계면 현상에 대한 연구를 통해, 차세대 메모리 및 논리 소자에 적합한 소재와 공정 기술을 선도적으로 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 멤리스터의 기본 동작 원리부터 소재, 공정, 소자 구조까지 전 주기를 아우르며, 실제 반도체 산업에서 요구하는 신뢰성, 집적도, 에너지 효율성 등 다양한 요구 조건을 충족시키는 데 기여하고 있습니다. FuST Lab의 연구는 학계뿐 아니라 산업계에서도 높은 평가를 받고 있으며, 관련 특허와 논문, 산학 협력 프로젝트를 통해 그 성과를 입증하고 있습니다.

FuST Lab은 멤리스터 기반의 뉴로모픽 소자와 인메모리 컴퓨팅 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 뉴로모픽 소자는 인간 뇌의 신경망 구조와 신호 전달 방식을 모방하여, 초저전력·고효율 정보처리 및 인공지능 하드웨어 구현에 핵심적인 역할을 합니다. 연구실에서는 멤리스터를 이용한 시냅스 및 뉴런 소자, 스파이킹 뉴럴 네트워크(SNN), 인공 감각 수용기(노시셉터, 온도 수용기 등) 등 다양한 뉴로모픽 하드웨어를 개발하고 있습니다. 실제로, 멤리스터 어레이를 활용한 실시간 심전도(ECG) 진단, 이미지 인식, 패턴 분류 등 다양한 응용 사례를 통해 그 가능성을 입증하고 있습니다. 또한, 인메모리 컴퓨팅(In-Memory Computing) 분야에서는 멤리스터 크로스바 어레이를 활용하여, 메모리와 연산 기능을 통합한 새로운 컴퓨팅 패러다임을 제시하고 있습니다. 이는 기존 폰 노이만 구조에서 발생하는 데이터 이동 병목 현상(von Neumann bottleneck)을 극복하고, 에너지 효율성과 연산 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있습니다. 연구실에서는 논리-인-메모리(Logic-in-Memory), 병렬 연산, 확률론적 컴퓨팅, 동적 물리 모델 기반의 신경망 학습 등 다양한 알고리즘과 하드웨어를 공동 설계(Co-Design)하여, 실제 대규모 시스템에 적용 가능한 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 인공지능 하드웨어, 엣지 컴퓨팅, 보안 암호화, 자율주행, 웨어러블 디바이스 등 다양한 미래 산업 분야에 적용될 수 있습니다. FuST Lab은 멤리스터 기반 뉴로모픽 및 인메모리 컴퓨팅 기술의 선도적 연구를 통해, 인공지능과 반도체 융합 시대를 이끌어가는 핵심 연구실로 자리매김하고 있습니다.

FuST Lab은 차세대 반도체 패키징 및 인터커넥션 기술 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 반도체 소자의 고집적화와 3차원 적층(3D-TSV) 기술의 발전에 따라, 미세 피치 본딩, 저저항·고신뢰성 금속 배선, 신소재 개발이 필수적으로 요구되고 있습니다. 연구실에서는 비전도성 필름(NCF), 에폭시 몰딩 필름(EMF), 마이크로 범프, 저온 구리-구리 직접 본딩(Cu-Cu Direct Bonding) 등 첨단 패키징 소재와 공정 기술을 연구하고 있습니다. 특히, 원자층 증착(ALD) 기반의 금속 박막 증착, 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo) 등 차세대 인터커넥션 소재의 신뢰성 평가, 전자 평균 자유 경로, 용융점 등 물성 분석을 통해, 기존 구리 배선의 한계를 극복할 수 있는 혁신적 솔루션을 제시하고 있습니다. 또한, 대면적 패널 레벨 패키지(FOPLP), 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(FOWLP) 등 산업계에서 요구하는 첨단 패키징 기술의 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 반도체 소자의 성능, 신뢰성, 집적도, 에너지 효율을 극대화하는 데 중요한 역할을 하며, 실제 산업 현장과의 협력 및 기술 이전을 통해 그 가치를 인정받고 있습니다. FuST Lab은 소재-공정-소자-시스템을 아우르는 융합적 접근으로, 반도체 패키징 및 인터커넥션 분야의 글로벌 경쟁력을 강화하고 있습니다.