센서와 프로세서 역할을 하는 유기 전기화학 트랜지스터

2023년 6월 2일 특집

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작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

최근 몇 년 동안 전자 엔지니어들은 인공 지능(AI) 모델을 보다 효율적으로 실행할 수 있는 새로운 두뇌 영감 하드웨어를 개발하려고 노력해 왔습니다. 대부분의 기존 하드웨어는 데이터 감지, 처리 또는 저장에 특화되어 있지만 일부 팀에서는 이 세 가지 기능을 단일 장치에 결합할 가능성을 모색해 왔습니다.

시안교통대학교, 홍콩대학교, 시안과기대학교 연구진이 센서와 프로세서 역할을 할 수 있는 새로운 유기 트랜지스터를 선보였습니다. Nature Electronics에 게재된 논문에 소개된 이 트랜지스터는 수직 횡단 아키텍처와 이온으로 선택적으로 도핑될 수 있는 결정-비정질 채널을 기반으로 하여 두 가지 재구성 가능한 모드 사이를 전환할 수 있습니다.

연구를 수행한 연구원인 Wei Ma 교수와 Zhongrui Wang 교수는 Tech Xplore에 "기존 인공 지능(AI) 하드웨어는 데이터 감지, 처리 및 메모리 저장을 위해 별도의 시스템을 사용합니다"라고 말했습니다.

"이러한 분리는 서로 다른 하드웨어 구성 요소 간의 데이터 전송과 아날로그에서 디지털 신호로의 순차적 변환에 대한 지속적인 요구로 인해 종종 상당한 에너지 소비와 시간 지연으로 이어집니다. 일부 획기적인 연구에서는 유기적 장치의 놀라운 감지 및 아날로그 메모리 기능을 강조했습니다. 전기화학 트랜지스터(OECT)."

연구진의 최근 연구의 초기 목표는 센서와 프로세서 모두로 작동할 수 있는 OECT를 개발하는 것이었습니다. 이러한 장치를 사용하면 보다 동질적이고 효율적인 AI 하드웨어를 만들 수 있습니다. OECT는 트랜지스터 역할을 하는 박막 기반 유기 전자 장치입니다. 두께가 얇기 때문에 착용형 또는 이식형 장치, 뉴로모픽 하드웨어 등 스마트 생체전자공학의 개발에 특히 유망합니다.

Wang, Chen 및 동료들이 개발한 OECT에는 감지 모드와 처리 모드라는 두 가지 작동 모드가 있습니다. 이 두 가지 모드는 장치 내부의 결정-비정질 채널의 선택적 이온 도핑을 통해 지원됩니다.

감지 모드에서 생리학적 신호에 의해 구동되는 전해질의 이온은 결정 구조로 이동하지만 쉽게 전해질로 다시 확산되어 채널을 낮은 전도도 상태로 유지할 수 있다고 Wang은 설명했습니다. "처리 모드에서 이러한 이온은 결정 구조에 의해 '포착'되어 채널을 높은 전도성 상태로 유지할 수 있습니다. 이 이중 기능은 우리의 OECT 장치를 독특하고 효율적으로 만듭니다."