Semiconductor Devices & Systems
차세대 AI 반도체는 범용 GPU의 과소비전력 및 비효율적 연산의 한계를 극복하기 위한 NPU(Neural Processing Unit), PIM(Processing In Memory) 등으로 기술 혁신이 진행중입니다. 산업 뿐만 아니라 연구에서도 메모리 반도체와 프로세서를 하나로 통합해 사람의 뇌처럼 연산하는 반도체 개발에 속도를 내고 있으며, 자율주행, 사물인터넷(IoT), 인공지능 로봇 등에 폭넓게 활용될 것으로 기대하고 있습니다. 한편 시스템반도체의 한 축을 이루는 이미지 센서에서도 이와 유사한 개념으로 센서 내에서 연산을 할 수 있는 인-센서 컴퓨팅(In-sensor computing) 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 본 연구실에서는 센싱/메모리/컴퓨팅을 동시에 수행할 수 있는 반도체 소자를 개발하고 있습니다.
관련교과: 전자기학I&II, 고체물리, 반도체소자, 반도체공정, 전자회로, 광공학개론
관련논문
[1] C. Choi et al., Curved neuromorphic image sensor array using a MoS2-organic heterostructure inspired by the human visual recognition system, Nat. Commun. 11, 5934 (2020). [PDF]
[2] M. S. Kim et al., Parametric Optimization of Lateral NIPIN Phototransistors for Flexible Image Sensors, Sensors 17, 1774 (2017). [PDF]
Figure 반도체 프로세싱 유닛의 발전방향
Figure 인-센서 컴퓨팅 발전방향
Neuromorphic In-sensor Computing (뉴로모픽 인-센서 컴퓨팅)
Neuromorphic In-sensor Computing
(뉴로모픽 인-센서 컴퓨팅)
기존 뉴로모픽 구조는 낮은 에너지 소모와 빠른 연산 속도를 갖는다는 특징이 있지만 인간의 시각 신경망 시스템은 규명된 영역이 한정적이기 때문에 이를 모사하는 것에는 한계가 있습니다. 한편, 초파리와 같은 작은 생명체가 갖는 시각 시스템은 한정적 자원으로 물체인지, 이동/회피 등 다양한 연산을 수행할 수 있습니다. 본 연구실에서는 초파리 뿐 만 아니라 각 동물이 갖는 시각 시스템을 모사한 이미지 센서 및 카메라를 개발하고 있습니다.
관련교과: 전자기학I&II, 고체물리, 반도체소자, 반도체공정, 전자회로, 광공학개론
관련논문
[1] M. Kim et al., Cuttlefish-eye-inspired artificial vision for high-quality imaging under uneven illumination conditions, Sci. Robot. 8, eade4698 (2023) [PDF]
[2] M. Lee et al., An amphibious artificial vision system with a panoramic visual field, Nat. Electron. 5, 452 (2022) [PDF]
[3] M. S. Kim et al., Bio-inspired artificial vision and neuromorphic image processing devices, Adv. Mater. Technol. 7, 2100144 (2021) [PDF]
[4] M. S. Kim et al., An Aquatic Vision Inspired Camera based on a Monocentric Lens and a Silicon Nanorod Photodiode Array, Nat. Electron. 3, 546, (2020). [PDF]
[5] Y. M. Song et al., Digital cameras with designs inspired by the Arthropod eye, Nature 497, 95 (2013). [PDF]
Media
사이언스 조선 “갑오징어 모방 카메라, 원하는 곳만 선명하게 본다” [LINK]
동아사이언스 “동물 눈 모방한 카메라로 '시각혁명' 이끈다” [LINK]
Figure 초파리를 모방한 뉴로모픽 반도체
Figure 생체모사형 이미지 센서 연구 동향