한국공학대 안승언 교수팀, AI 반도체 수명 늘리는 혁신 기술 개발

한국공학대학교 반도체공학부 안승언 교수 연구팀의 논문이 ‘머티리얼즈 호라이즌스’ 표지논문으로 선정됐다. 한국공학대학교 제공

한국공학대학교는 반도체공학부 안승언 교수 연구팀이 차세대 지능형 반도체의 데이터 소실 문제를 개선할 수 있는 핵심 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

한국공학대 측에 따르면, 최근 생성형 인공지능(AI) 기술이 확산되면서 메모리와 프로세서(CPU·GPU) 간 대규모 데이터 처리를 반복하는 과정에서 발생하는 전력 소모 문제가 제기되고 있다. 이에 저전력·초고속 뉴로모픽 컴퓨팅 구현이 가능한 하프늄 산화물(HfO₂) 기반 강유전체 소재가 대안으로 주목받았지만, 시간이 지남에 따라 저장된 데이터가 점차 사라지는 데이터 보존 신뢰성 문제가 상용화의 한계로 지적돼 왔다.

안승언 교수. 한국공학대학교 제공

안 교수 연구팀은 강유전체 분극 스위칭 과정에서 발생하는 불안정한 분극 성분을 선택적으로 제어하는 ‘로렌츠 테일 엔지니어링(Lorentz-Tail Engineering)’ 기술을 개발했다. 이를 통해 데이터 소실의 원인을 제어하고 보존 특성을 개선했다는 설명이다.

연구팀은 해당 기술을 적용한 결과 데이터 보유율을 90% 이상 유지한 상태에서 10년 이상 안정적인 저장이 가능함을 확인했다고 밝혔다. 또한 가혹 조건에서 진행한 가속 노화 시험을 통과해 일반 환경과 극한 조건에서도 데이터 안정성이 유지되는 것으로 나타났다고 덧붙였다.

고원우 박사과정 학생. 한국공학대학교 제공

해당 연구는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘머티리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)’ 2월 9일 자 표지논문으로 선정됐다. 논문 제목은 ‘Lorentz-tail engineering toward over 10-year data retention with minimum loss in ferroelectric HZO’이며, 한국공학대학교 박사과정 고원우 학생이 제1 저자로 참여했다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

안 교수는 “이번 연구는 미래 AI 시대를 이끌 지능형 반도체(PIM)의 핵심 소재로 도약하는 전환점이 될 것”이라며 “차세대 반도체 분야 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

지희수 기자 heesuji@donga.com