초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 4차 산업 혁명의 기반이 되는 차세대 반도체 메모리 저장장치의 수명 극대화 및 속도 향상을 위한 기계학습 기반의 적응형 신호처리 및 오류정정 기술 개발을 목표로 한다. 개발한 핵심 기술은 차세대 비휘발성 메모리로 주목받는 3D-NAND, PCRAM, ReRAM을 위한 기계학습 기반 신호처리 방법 및 소자 오류 예측 기술 및 이를 확장하여 오류특성을 반영한 저지연 고신뢰성 스마트 오류정정부호이며, 최종적으로 데이터 유형 학습을 통한 반응형 오류정정부호 기술을 연구함으로써 메모리 소자, 신호처리, 오류정정부

□ 연구개요
본 연구는 4차 산업 혁명의 기반이 되는 차세대 반도체 메모리 저장장치의 수명 극대화 및 속도 향상을 위한 기계학습 기반의 적응형 신호처리 및 오류정정 기술 개발을 목표로 한다. 개발한 핵심 기술은 차세대 비휘발성 메모리로 주목받는 3D-NAND, PCRAM, ReRAM을 위한 기계학습 기반 신호처리 방법 및 소자 오류 예측 기술 및 이를 확장하여 오류특성을 반영한 저지연 고신뢰성 스마트 오류정정부호이며, 최종적으로 데이터 유형 학습을 통한 반응형 오류정정부호 기술을 연구함으로써 메모리 소자, 신호처리, 오류정정부호를 통합적으로 관리하는 고속, 고효율 시스템을 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ 3D-NAND를 위한 기계학습 기반 신호처리 기술 연구
- 차세대 3D NAND 플래시 메모리의 사용에 따른 오류특성을 분석하였다.
- 기계학습 기반 사용자 적응형 최적 읽기 전압 선택 알고리즘을 개발하여 메모리의 수명을 2.5배 이상 향상하였다.
■ PCRAM과 ReRAM을 위한 기계학습 기반 메모리 소자의 오류 예측 연구
- 차세대 메모리인 MLC 환경 PCRAM의 기록 삭제 반복횟수를 SCL 수준인 10⁸회로 향상하였다.
- 기계학습 기반 신호처리를 통한 ReRAM의 동작 임계 저항 비를 2배 이상 향상하였다.
■ 초저지연 저복잡도 Smart ECC 개발
- LDPC 부호의 초저지연 저복잡도 비트 반전 알고리즘 개발을 통해 평균 반복 복호 횟수 절감으로 인한 메모리 복호 지연시간을 3배 이상 감소하였다.
- 반전 함수의 국소 최댓값 정보를 이용한 임곗값 설정 방식을 통해 복호 정렬 복잡도를 90% 이상 감소하였다.
■ 초고신뢰성 고효율 Smart ECC 개발
- MET-LDPC 설계 알고리즘 개발을 통해 이론적 채널 용량과의 차이 0.01 (1.3%) 달성하며 초고신뢰성 ECC를 개발하였다.
- 초고신뢰성 복호를 위해 LDPC의 고질적인 문제인 트래핑 집합 문제를 해결하여 블록 오류율을 20배 이상 개선하고 복호 복잡도를 최소화하였다.
■ 기계학습 기반 데이터 분류 기술 연구
- 적응형 데이터 분류 알고리즘의 개발을 통해 데이터 분류 성공률을 99% 이상 달성하고 분류된 데이터 기반 효율적 메모리 변화 계층을 개발하였다.
■ 본 연구과제의 세부 연구 목표는 모두 100% 달성하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 빅 데이터 시대를 맞아 폭발적으로 증가하는 데이터 저장장치 수요를 충족시키기 위한 핵심 요소 기술을 선점하였다. 차세대 저장장치 기술은 데이터센터, 사물 인터넷, 스마트 공장, 무인 자동차, 웨어러블 기기 등 4차 산업 기술 전반에 활용될 수 있을 것으로 기대되며 본 연구에서 확보된 기술은 2020년 590억 달러까지 성장한 저장장치 시장 선점에 큰 도움이 될 것이다. 또한 국내 기업이 반도체 저장장치 시장의 40% 이상의 지분을 차지하는 만큼 국가 산업발전 및 수출 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다. 기계학습 기반 신호처리, 오류정정, 메모리 계층 최적화는 본 연구에서 최초로 시도한 것들로 신 연구 분야 개척과 원천 기술 및 지적 재산권 발굴에 기여할 것이다. 연구 결과를 세계 최고 수준의 학술지 및 학회에 투고함으로써 국가 연구 경쟁력을 강화하고 반도체와 신호처리 분야에 필요한 석, 박사급 인력을 양성할 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 최종 목표 및 범위 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 가. 성과 활용 계획 ... 17
• 나. 추가 연구의 필요성 및 후속 연구 계획 ... 17
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 24
• 끝페이지 ... 35