제1 전압을 입력받는 제1 게이트 전극;상기 제1 게이트 전극과 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되고 제2 전압을 입력받는 제2 게이트 전극;상기 제1 게이트 전극 일단으로부터 일정 간격 이격되어 배치되고 스파이크 전류 신호를 입력받는 드레인 전극;상기 제1 게이트 전극과 제2 게이트 전극 사이에 배치되고 상기 스파이크 전류 신호에 따라 상기 드레인 전극의 방향으로 휘어지는 가동성 빔; 및상기 가동성 빔을 하부 레이어에 고정시키는 앵커를 포함하고,상기 가동성 빔은일단이 상기 앵커를 통해 고정되며 타단이 상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극에 비접촉 상태에서 상기 드레인 전극에 접촉 가능하게 수평 가동되고,상기 가동성 빔의 수평 가동 위치에 따라 초기(initial) 상태, 축적(integrate) 상태 및 발화(fire) 상태 중 하나의 동작상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는 상기 드레인 전극과 연결되는 멤브레인 축전기(Cmem); 및상기 가동성 빔과 연결되는 출력 저항(Rout)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제2항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 멤브레인 축전기와 동일한 노드에 병렬로 연결되는 누설 저항(Rleak)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제3항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 스파이크 전류 신호가 들어오지 않을 때 상기 누설 저항(Rleak)을 통해 상기 멤브레인 축전기에 충전되었던 전하가 누설되어 누설 IF(Leaky Integrate and Fire) 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는CMOS 로직 회로 상단의 금속 배선층에 3차원 형태로 집적되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 가동성 빔이 상기 제1 게이트 전극과 상기 제2 게이트 전극 사이에서 상기 게이트 전극들과 평행한 상태를 유지하면 상기 드레인 전극과 상기 가동성 빔 사이에 힘이 작용하지 않는 초기(initial) 상태로 결정되고,상기 드레인 전극으로 전류 스파이크 신호가 입력되고 상기 가동성 빔과 상기 드레인 전극에 정전기력이 작용하여 상기 가동성 빔이 상기 드레인 전극에 비접촉 상태에서 상기 드레인 전극의 방향으로 휘어지면 상기 드레인 전극에 전하가 축적되는 축적(integrate) 상태로 결정되며,상기 드레인 전극의 전위가 기설정된 문턱 전위보다 높고 상기 가동성 빔이 상기 드레인 전극과 접촉되면 상기 드레인 전극에 축적된 전하가 방전되어 상기 가동성 빔이 초기 위치로 복귀하는 발화(fire) 상태로 결정되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제6항에 있어서, 상기 초기(initial) 상태 및 축적(integrate) 상태는상기 가동성 빔과 상기 드레인 전극이 물리적으로 분리된 상태에 해당하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극에 일정 전압을 인가하여 출력 스파이크가 발생하는 문턱 전위를 조절하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 제1 게이트 전극에 양의 전압 인가 시 상기 드레인 전극의 방향으로 정전기력이 생성되어 스파이크 발생을 위한 문턱 전위를 감소시키는 강화(excitatory) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 나노 전기기계 뉴런 장치는상기 제2 게이트 전극에 양의 전압 인가 시 상기 드레인 전극의 반대 방향으로 정전기력이 생성되어 문턱전위를 증가시키는 억제(inhibitory) 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제1항에 있어서, 상기 가동성 빔은구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

드레인 전극에 스파이크 전류 신호를 인가하여 상기 드레인 전극에 대해 가동성 빔의 풀인(pull-in) 동작을 수행하고 상기 가동성 빔의 풀인 동작 과정에서 상기 스파이크 전류 신호의 축적 및 발화가 이루어지는 나노전기기계(Nano Electro Mechanical, 이하 NEM) 릴레이 스위치;상기 드레인 전극에 연결되고 상기 NEM 릴레이 스위치의 축적 상태에서 충전되고 상기 NEM 릴레이 스위치의 발화 상태에서 방전되는 멤브레인 축전기; 및상기 가동성 빔에 연결되고 상기 멤브레인 축전기의 방전에 의해 스파이크 전압 신호를 출력하는 출력 저항을 포함하고,상기 가동성 빔은 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극 사이에 배치되고 일단이 앵커를 통해 고정되며 타단이 상기 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극에 비접촉 상태에서 상기 드레인 전극에 접촉 가능하게 수평 가동되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

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제12항에 있어서, 상기 NEM 릴레이 스위치는CMOS 로직 회로 상단의 금속 배선층에 형성되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제12항에 있어서, 상기 NEM 릴레이 스위치는상기 드레인 전극에 인가되는 스파이크 전류 신호에 의해 상기 드레인 전극 및 상기 가동성 빔 사이의 공극(air gap)에 전하가 충전되고 상기 드레인 전극 및 상기 가동성 빔 사이에 정전기력이 발생하여 상기 가동성 빔이 상기 드레인 전극 방향으로 휘는 상기 풀인 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제15항에 있어서, 상기 NEM 릴레이 스위치는상기 드레인 전극의 전위가 기설정된 문턱 전위 보다 높으면 상기 가동성 빔이 상기 드레인 전극과 접촉되어 상기 드레인 전극 및 상기 가동성 빔 사이의 공극(air gap)에 충전된 전하가 방전되고 상기 가동성 빔에 복원력이 작용하여 상기 가동성 빔이 상기 드레인 전극으로부터 초기 위치로 복귀하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제12항에 있어서, 상기 NEM 릴레이 스위치는상기 제1 게이트 전극 또는 제2 게이트 전극에 특정 전압을 인가하여 스파이크 발생을 결정하는 문턱 전위를 조절하여 상기 스파이크 발생을 강화(excitatory) 또는 억제(inhibitory)시키는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

드레인 전극에 스파이크 전류 신호를 인가하여 상기 드레인 전극에 대해 가동성 빔의 풀인(pull-in) 동작을 수행하고 상기 가동성 빔의 풀인 동작 과정에서 상기 스파이크 전류 신호의 축적 및 발화가 이루어지는 나노전기기계(Nano Electro Mechanical, 이하 NEM) 릴레이 스위치;상기 드레인 전극에 연결되고 상기 NEM 릴레이 스위치의 축적 상태에서 충전되고 상기 NEM 릴레이 스위치의 발화 상태에서 방전되는 멤브레인 축전기;상기 멤브레인 축전기에 병렬 연결되고 상기 멤브레인 축전기에 충전된 전하를 누설하는 누설 저항; 및상기 가동성 빔에 연결되고 상기 멤브레인 축전기의 방전에 의해 스파이크 전압 신호를 출력하는 출력 저항을 포함하고,상기 가동성 빔은일단이 앵커를 통해 고정되며 타단이 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극에 비접촉 상태에서 상기 드레인 전극에 접촉 가능하게 수평 가동되고,상기 NEM 릴레이 스위치는상기 가동성 빔의 수평 가동 위치에 따라 초기(initial) 상태, 축적(integrate) 상태 및 발화(fire) 상태 중 하나로 동작하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제18항에 있어서, 상기 NEM 릴레이 스위치는상기 드레인 전극에 스파이크 전류 신호가 인가되지 않는 경우에 상기 누설 저항을 통해 상기 멤브레인 축전기에 충전된 전하를 누설하여 상기 가동성 빔의 풀인 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.

제18항에 있어서, 상기 가동성 빔은구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 스파이킹 인공 신경망 기반의 나노 전기기계 뉴런 장치.