3진법 이해하는 초절전형 반도체 소자.회로 개발

[산업일보]
미래창조과학부(장관 최양희)는 ‘0’과 ‘1’을 사용하는 기존 2진법 기반 컴퓨터가 전력 소모량 측면에서 기술적 한계에 다다른 현 시점에서 3개의 논리 상태인 ‘0’, ‘1’, ‘2’를 사용하여 대용량 정보처리가 필요한 프로그램의 원활한 수행을 지원할 수 있는 차세대 초절전 반도체 소자․회로 기술을 개발했다고 밝혔다.

3진법과 부성미분저항특성에 기반한 이 기술은 미래 초절전 반도체 소자/회로 개발 시 필수적인 원천기술이다. 3진법을 이해하는 컴퓨터는 2진법 컴퓨터의 60%에 해당하는 소자만으로도 동일한 기능을 수행할 수 있어 반도체칩의 소형화, 저전력화, 고속화가 가능하다.

박진홍 교수 연구팀(성균관대) 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구결과는 권위 있는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communication)에 게재됐다.

3진법을 이해하는 컴퓨터를 구현하는 다치논리 컴퓨터 기술은 2진법 컴퓨터의 60%에 해당하는 소자들만으로 동일한 기능을 수행할 수 있기 때문에 칩의 소형화, 저전력화, 고속화 측면에서 유리하다.

그러나 다치논리회로와 관련된 대부분의 기존 연구들은 예전 2진법 소자들을 그대로 사용하고 있어 높은 소비전력의 문제를 해결하기 어렵기 때문에 다치논리소자의 개발이 필요한 실정이다.

2차원 반도체 기반의 부성미분저항 특성소자 및 3진 인버터 회로 구현과 관련된 연구결과는 기존 소자/회로의 소비전력과 성능을 한 단계 더 향상시키는 데 적극 활용되어 착용형 스마트기기 및 지능형 로봇, 슈퍼 컴퓨터 등의 다양한 분야 발전에 기여할 것으로 기대된다.

특히 알파고(구글 딥마인드가 개발한 인공지능(AI) 바둑 소프트웨어)와 같은 빅데이터 정보처리가 필요한 프로그램을 위한 미래 초절전 소자/회로(하드웨어) 연구의 초석이 될 것으로 기대된다.

박진홍 교수는 “이번 연구성과는 소비전력과 성능을 한 단계 더 향상 시킬 수 있는 새로운 패러다임의 3진법 소자/회로를 개발한 것이다. 가령 십진수 128을 표현하기 위해 기존에는 8비트 필요했지만 이제는 5비트만 있으면 된다. 그만큼 반도체 소자/회로가 빨라지고 소형화될 수 있는 가능성을 열었다. 향후 알파고와 같은 빅데이터 정보처리가 필요한 프로그램을 지원하는 초절전형 소자/회로의 초석이 될 것으로 기대된다.“라고 연구의 의의를 설명했다.

덧붙여 2차원 반도체 기반의 부성미분저항 특성소자 및 3진 인버터 회로 구현과 관련된 연구결과들은 미래 소자/회로의 소비전력과 성능을 한 단계 더 향상시키는 데 적극 활용될 것으로 기대되며, 더 나아가 미래 초절전 대용량 정보처리 소자/회로 연구의 초석이 될 것으로 기대된다고 언급했다.