An optogenetics-inspired flexible van-der-Waals optoelectronic synapse and its application to convolutional neural network; 

서승환(1저자) / 이제준(1저자) / 박진홍 교수(교신저자) 

뉴로모픽 또는 프로세스-인-메모리 칩과 같은 인공지능 칩은 대량의 정보를 병렬적으로 처리하여 소비 전력을 최소화하고, 학습을 통해 자신의 연산 기능을 향상시킬 수 있어 차세대 정보처리 칩으로 각광받고 있다. 특히 최근 인공지능 칩의 병렬 정보처리와 학습 능력 구현에 필수적인 시냅스 모방 반도체 소자에 관한 연구가 전 세계적으로 활발하게 진행되고 있다.

연구팀은 빛의 신호를 기억하는 2차원 반데르발스 반도체 소재를 활용하여 빛으로 가중치 제어가 가능한 광전자 시냅스 반도체 소자를 구현하고, 신경망의 학습/추론 시뮬레이션을 통해 광전자 시냅스의 활용 가능성을 성공적으로 입증했다.

연구팀은 원자 두께만큼 얇은 2차원 나노 판상 구조를 갖는 레늄이황화물(ReS2) 소재의 감광성 메모리 특성을 이론적/실험적으로 규명하고, 이를 소자의 채널로 활용하여 빛의 신호로 제어 가능한 광전자 시냅스 반도체 소자를 구현했다. 

이렇게 구현된 광전자 시냅스 반도체 소자는 다양한 생물학적 시냅스 동작 특성을 모방하였으며, 이들로 구성된 하드웨어 합성 곱 신경망에서 CIFAR-10 이미지 패턴에 대해 89.4%의 인지율을 확보하였다.

이 연구들은 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)의 10월 5일 자 논문(Frontispiece로 하이라이트)으로 게재되었다.