KAIST, 열을 활용한 차세대 컴퓨팅 기술 개발

전기-열 상호작용이 강한 모트 전이 산화물 반도체 활용

동적 열 상호작용이 가능한 유연한 기판에 통합된 NbO2 기반의 모트 전이 소자 모습. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술원(KAIST)은 산화물 반도체 열-전기 상호작용에 기반하는 열 컴퓨팅 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

KASIT에 따르면 김경민 신소재공학과 교수 연구팀은 전기-열 상호작용이 강한 모트 전이 (Mott transition) 반도체를 활용해, 소자 열 저장 및 열전달 기능을 최적화해 열을 이용하는 컴퓨팅을 구현했다.

이렇게 개발된 열 컴퓨팅 기술은 기존 CPU, GPU와 같은 디지털 프로세서보다 100만분의 1 수준 에너지만으로 경로 찾기 등과 같은 복잡한 최적화 문제를 풀 수 있다.

본 연구에서는 낮은 열전도도와 높은 비열을 가지고 있는 폴리이미드 기판 상에 모트 전이 반도체 소자를 제작해 모트 전이 반도체 소자에서 발생한 열이 폴리이미드 기판에 저장이 될 수 있도록 했다.

저장된 열은 일정 시간 동안 유지되며 시간적 정보 역할을 했다. 이 열은 공간적으로도 이웃 소자로 전파되게 되는데, 이는 공간적 정보 역할을 수행했다. 또 열 정보를 시공간적으로 활용할 수 있었으며, 이를 활용해 컴퓨팅을 수행할 수 있었다.

김경민 교수는 “이번 연구 의미는 기존엔 버려지던 열을 컴퓨팅에 활용할 수 있다는 개념을 최초로 제안한 데 있다”며 “열 컴퓨팅 기술을 활용하면 뉴런과 같은 신경계 복잡한 신호도 간단히 구현할 수 있고, 고차원 최적화 문제를 기존 반도체 기술을 바탕으로 해결할 수 있어 양자 컴퓨팅의 현실적인 대안이 될 수 있다”고 말했다.