| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 적층형 Memristor의 논리 연산 동작 |
| 초록 | 현행 CMOS 제작 기술의 물리적 한계 극복에 어려움을 겪으며 보다 발전된 기억 소자와 논리 연산 소자의 대안이 요구되고 있다[1]. Memristor는 nano scale의 소자로서 비휘발성, 고집적, 저전력소모와 높은 집적도를 장점으로 차세대 반도체 소자로서 연구가 이어지고 있다. 또한 memristor는 기억 및 읽기/쓰기 기능과 crossbar architectures의 적용이 가능하여 적용 분야의 확장이 이루어지고 있다. 이에 따라 최근 기억 장치로써의 memristor 뿐만 아니라 programmable analog circuits 또는 neural networks로써의 활용을 위한 연구가 보고되고 있다[2, 3]. 본 연구에서는 resistive computing의 기본 소자로서 활용 가능한 적층형 Memristor 소자의 논리 연산 동작을 고찰하였다. 본 적층형 Memristor 논리 연산 소자는 Silicon nitride 박막을 이용하는 memristor를 적층하여 소자를 제작하였다. 적층형 memristor 소자는 중심의 Titanium 전극을 기준으로 상부와 하부의 저항 변화층이 자리하고, 그 상부와 하부에 Platinum으로 전극을 형성하였다. 먼저, 논리 연산을 위한 논리값은 저항 변화층의 고저항/저저항 상태를 각각 0과 1로 정의하였다. 그리고 논리 연산을 위한 입력은 set/reset 과정을 통하여 상부와 하부의 저항 변화층에 각각 입력하였다. OR 연산의 결과값은 Ti 전극에 Vread (0.3V)를 인가하여 얻을 수 있으며, AND 연산의 결과값은 상부의 Pt 전극에 Vread (0.3V)를 인가하여 얻을 수 있다. OR 연산의 결과값은 고저항과 저저항의 병렬 연결, AND 연산의 결과값은 직렬 연결로서 이해할 수 있으며, 이는 각 저항 상태와 논리 연산의 결과값 분포로 확인 가능하다. 저항변화층의 고저항 상태는 약 323 kohm, 저저항 상태는 약 1696 ohm이었으며, 입력된 논리값 (00), (01), (10), (11)의 OR 연산 결과값은 각각 논리값 (0) 약 100 kohm, (1) 약 1848 ohm, (1) 약 1286 ohm, (1) 약 938 ohm 이었다. 한편, AND 연산의 결과값은 각각 논리값 (0) 약 1213 kohm, (1) 약 143 kohm, (1) 약 854 kohm, (1) 약 2856 ohm 이었다. 본 연구에서는 적층형 memristor 소자의 OR과 AND 논리 연산 기능을 확인하였다. 본 적층형 memristor 소자는 단일 소자에서 OR과 AND의 논리 연산 기능이 읽기 신호의 인가 전극만을 달리 선택함으로써 간단히 전환 가능함을 보였다. |
| 저자 | 김명주, 박주현, 전동수, 손경락, 이병룡, 박태훈, 김태근 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | memristor; logic gate; resistive computing |
