초록 ▼

□ 연구개요
본 과제를 통하여 호지킨-헉슬리 뉴런의 카오스 비선형 다이내믹스 연구 및 시냅스로 활용될 멤리스터 나노소자에 대한 기본연구를 실시하였다. 이산화타이타늄 기반 멤리스터 나노소자를 직접제작하여 특성평가를 하였고, 관련 CMOS 등가회로를 구현하였다. 한편, CMOS 레티나 뉴런 모델을 제시하고 칩으로 설계 제작하여 특성 평가를 실시하였다. 뉴런-시냅스 어레이 소규모 회로를 CMOS 로 설계 구현하였다. 한편 CNT(탄소나노튜브) 기반 뉴런 회로도 설계하여 향후 초저전력 뉴로모픽 시스템 구현 가능성을 보였다.

□ 연구개요
본 과제를 통하여 호지킨-헉슬리 뉴런의 카오스 비선형 다이내믹스 연구 및 시냅스로 활용될 멤리스터 나노소자에 대한 기본연구를 실시하였다. 이산화타이타늄 기반 멤리스터 나노소자를 직접제작하여 특성평가를 하였고, 관련 CMOS 등가회로를 구현하였다. 한편, CMOS 레티나 뉴런 모델을 제시하고 칩으로 설계 제작하여 특성 평가를 실시하였다. 뉴런-시냅스 어레이 소규모 회로를 CMOS 로 설계 구현하였다. 한편 CNT(탄소나노튜브) 기반 뉴런 회로도 설계하여 향후 초저전력 뉴로모픽 시스템 구현 가능성을 보였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제에서 당초 주요 연구목표는 다음과 같다.
￭ 새로운 호지킨-헉슬리 뉴런 모델의 CMOS 풀 칩 구현
- 호지킨-헉슬리 뉴런 모델의 회로 설계 방법의 연구
- 회로 설계 및 CMOS 레이아웃, 뉴로모픽 칩 제조
￭ 초저전력, 초전압 구동 탄소나노튜브 기반 호지킨-헉슬리 뉴런 및 멤리스터 연구
- CMOS 풀칩 설계를 위한 등가 멤리스터 회로 연구
- 탄소나노튜브 SPICE 모델링 및 회로 설계 기법 연구
- 초저전압 구동 CNT 뉴런 회로 구현 연구
￭ 호지킨-헉슬리 뉴런 모델의 비선형 다이내믹스 연구

총 3년 동안의 연구결과는 다음과 같다.
￭ 초저전력 저전압 구동 CNT(탄소나노튜브) 기반 뉴런 연구실시함.
- CNT 기반 시냅스 회로 설계
- CNT 기반 1 V 이하 저전압 뉴런 회로 설계
￭ 호지킨-헉슬리 시냅스용 멤리스터 나노소자 등가회로 및 제작 연구 실시함.
- 호지킨-헉슬리 시냅스용 멤리스터 나노소자 등가회로 설계 및 하드웨어 구현
- 호지킨 헉슬리 시냅스용 TiO₂ 기반 멤리스터 나노소자 제작 및 특성 연구
￭ 레티나 뉴런 설계 및 칩 제작 연구 실시함.
- 뉴런 시계열 계산, 뉴런 주파수 특성 연구,
- 뉴런 기본 특성인 카오스 특성의 회로 설계 및 관련 특성연구
￭ 호지킨-헉슬리 뉴런 모델의 카오스 비선형 다이내믹스 연구 실시함.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구과제 수행 후, 바이오 뉴런의 비선형 카오스 다이내믹스 현상에 대한 정확한 규명과, 이를 고려한 뉴런 모델의 집적회로화 및 이를 이용한 뉴로모픽 시스템 구현이 기대됨. 호지킨-헉슬리 모델의 시뱁스를 위한 나노 멤리스터 소자 및 등가회로 연구, 레티나 뉴런 연구 등은 향후 초저전력 나노 뉴로모픽 시스템 구현의 기반기술로 활용될 것으로 기대되며, 인공 레티나, 코클리어 등 감각센서 시스템, 뉴로컴퓨터 신경망 IP 활용 가능성이 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)