CMOS 로직 공정과 호환 가능한 memcapacitor 소자 및 전압 합산 기반 PIM 응용 시스템 개발

2024과학기술정보통신부PIM인공지능반도체핵심기술개발(소자)
프로젝트 소개
본 과제는 인공지능 연산에 필요한 데이터를 메모리에서 바로 처리하는 Processing-In Memory(PIM) 기술을 개발하는 연구임. 기존 PIM은 전류를 더해 연산하지만, 본 연구는 memcapacitor를 활용해 전압을 더하는 새로운 방식을 적용하여 전력 소모를 줄이는 기술임. 연구 목표는 CMOS 로직 공정과 100% 호환 가능한 휘발성·비휘발성 memcapacitor 소자 및 어레이를 개발하고, 95% 이상의 정확도와 1 μs/image의 추론 시간, 1 nJ/image의 추론 에너지를 달성하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 TCAD simulation과 파운드리 CMOS 로직 공정을 통한 memcapacitor 설계·제작, WL Driver·BL Driver·Sense Amplifier 등 구동회로와 전압 합산 기반 뉴런 회로 개발, MIM 커패시터 기반 PIM 인공신경망 시스템 및 타일 시스템 기반 아키텍처 구현임. 최종적으로 휘발성·비휘발성 memcapacitor를 하나의 칩에 융합 집적하여 실시간 고에너지 효율 추론이 가능한 하드웨어 칩을 구현함. 기대 효과는 전류 합산 기반 기술 대비 인공지능 추론 에너지의 획기적 절감, edge 및 모바일 디바이스용 저전력 AI 반도체 시장과 전압 합산 기반 PIM 원천기술 확보, 관련 산업의 표준화·제품화 선점 및 차세대 반도체 전문인력 양성에 있음.
커패시티브 커플링로직 공정 호환가능성인공지능멤커패시터프로세싱 인 메모리Capacitive CouplingLogic Process CompatibilityArtificial IntelligenceMemcapacitorProcessing-In Memory
참여형태
주관
사업명
PIM인공지능반도체핵심기술개발(소자)
부처명
과학기술정보통신부
주관기관명
서울시립대학
공동/위탁수행기관명
(주)아이엠전자
과제 수행연도
2024
과제 수행기간
2023.02.01 ~ 2026.01.31
과제 고유번호
2710001804
연구 개발단계
기초연구
연구비
총연구비
180,000,000 원
정부지원연구개발비
180,000,000 원
위탁연구비
44,440,000 원
민간연구비
0 원
주관/협동기관 정보
주관/협동수행기관명연구수행주체지역
주관서울시립대학대학서울특별시
공동/위탁기관 정보1건
공동/위탁수행기관명연구수행주체참여형태공동연구비 수입금액 (원)공동연구비 지출금액 (원)
위탁(주)아이엠전자중소기업---
과제 기반 국내외 특허0건
출원/등록 기관발명의 명칭출원일자출원국가출원번호등록일자등록번호
과제 기반 SCI(E) 논문0건
논문명학술지명DOI/URL