국립부경대 연구진이 이진법 논리소자의 한계를 극복할 3진 논리소자를 개발했다.

국립부경대는 13일 이지열(사진·차세대반도체공학) 교수가 인하대 이근형(화학공학융합학) 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 단일 고분자반도체에서 0, 1, 2 세가지 상태를 명확하게 구분하는 3진 인버터를 구현했다고 밝혔다. 다진 논리소자는 0과 1 두가지 상태를 사용하는 이진법 논리소자의 한계인 무어의 법칙을 극복할 차세대 컴퓨팅 기술로 주목받고 있지만, 서로 다른 반도체를 결합한 이종접합 구조를 이용해 제작 공정이 복잡하다는 단점이 있다.

연구팀은 고분자반도체에서 정전기적 도핑과 전기화학적 도핑이 순차적으로 일어나는 현상을 이용해 이 문제를 해결했다. 낮은 전압에서는 이온의 침투가 제한돼 반도체 표면에서 정전기적 도핑이 일어나고, 높은 전압에서는 이온이 내부로 침투하면서 전기화학적 도핑이 진행된다. 연구팀은 이 두 과정 사이에서 전압이 변해도 전류가 거의 일정하게 유지되는 안정적인 중간 전도 상태가 형성되는 것을 확인했다.

연구팀이 실제 소자 특성을 반영해 MNIST 손글씨 숫자 인식을 수행한 결과, 3진 신경망은 89.3%의 정확도를 기록해 이진 신경망보다 높은 성능을 보였다. 이 교수는 “이번 연구에서는 고분자반도체에서 일어나는 두 가지 도핑 현상을 순차적으로 제어해 안정적인 중간 논리 상태를 구현했다. 이를 통해 이 기술이 차세대 저전력 신경망 컴퓨팅의 기반 기술로 활용될 수 있음을 입증했다”고 말했다.