초록 ▼

□ 연구개요
• IoT 센서 근접 컴퓨팅을 수행할 수 있는 계층적-시간적 메모리 (Hierarchical Temporal Memory)를 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로로 개발한다면 현재의 클라우드 컴퓨팅과 폰노이만 연산 구조의 비효율적인 컴퓨팅 에너지 소비를 개선하는 데 크게 기여할 수 있음
• IoT 센서 근접에서 계층적-시간적 메모리 기반의 신경모사 컴퓨팅을 수행할 수 있는, 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로는 심층신경망처럼 대량의 데이타 연산이 필요한 분야에서 특히 효과적으로 에너지 효율성을 개선할 수 있음

□ 연구개요
• IoT 센서 근접 컴퓨팅을 수행할 수 있는 계층적-시간적 메모리 (Hierarchical Temporal Memory)를 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로로 개발한다면 현재의 클라우드 컴퓨팅과 폰노이만 연산 구조의 비효율적인 컴퓨팅 에너지 소비를 개선하는 데 크게 기여할 수 있음
• IoT 센서 근접에서 계층적-시간적 메모리 기반의 신경모사 컴퓨팅을 수행할 수 있는, 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로는 심층신경망처럼 대량의 데이타 연산이 필요한 분야에서 특히 효과적으로 에너지 효율성을 개선할 수 있음

□ 연구 목표대비 연구결과
• 1차년도에 멤리스터 기반 계층적-시간적 메모리 구조를 개발하고 또한 멤리스터 소자에 대한 behavioral modelling을 수행함으로써 1차년도 목표인 ‘멤리스터 소자의 behavioral modeling과 Memristor-based HTM architecture 개발’을 달성함.
• 2차년도에 멤리스터 크로스바 시냅스 회로의 defect- resilient learning을 위해 defect map의 메모리 크기를 줄이면서도 크로스바의 성능 저하를 개선할 수 있는 neuron-deactivation 기반의 학습 방법과 synapse-neuron- aware 학습 방법을 개발하고 이의 성능을 검증함으로써 2차년도 목표인 ‘Defect-resilient learning algorithm 개발’을 달성함.
• 3차년도에 MNIST 데이터셋을 학습하고 추론할 수 있는 멤리스터 크로스바-CMOS 하이브리드 회로 개발을 수행했으며, IoT 센서의 일종으로 dynamic vision sensor 카메라를 선택해서 이 카메라에서 생성하는 이벤트 기반 이미지를 인식할 수 있도록 HTM 신경망을 설계함. 이는 3차년도 목표인 ‘Testing platform for unstructured streaming data generated from IoT sensors 개발 및 검증’에 부합함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• IoT 센서 근접에서 계층적-시간적 메모리 기반의 신경모사 컴퓨팅을 수행할 수 있는, 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로는 심층신경망처럼 대량의 데이타 연산이 필요한 분야에서 특히 효과적으로 에너지 효율성을 개선할 수 있음
• 본 연구에서 개발하는 로직-메모리 융합의 신소자를 이용한 멤리스터-CMOS 하이브리드 회로 기술에 의한 새로운 컴퓨팅 구조가 개발되면 기존의 폰노이만 컴퓨팅 아키텍처의 에너지 소비를 개선하는 데에 이바지하므로 본 연구의 개발 기술을 관련된 시스템 반도체에 광범위하게 활용할 수 있음
• 또한, 대규모의 비정형 데이타를 처리해야 하는 센서 혹은 엣지 단에서는 특히 에너지 효율성이 중요하므로 엣지 하드웨어 구현에서 본 연구에서 개발한 기술을 활용할 수 있음
• 본 과제 수행을 통해서 육성되는 전문인력은 멤리스터 소자, 응용 회로, 뉴로모픽 회로, 시스템과 관련 응용에 관한 최근의 연구 결과들을 경험하고 습득할 수 있을 것임
• 경제적, 산업적인 측면에서, 멤리스터+뉴로모픽 분야에 관한 핵심 지적 재산권을 미리 확보하여 국내 시스템 반도체 산업에 기여할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발과제의 필요성 ... 4
• 2) 연구개발과제의 최종 목표 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 끝페이지 ... 40