스마트인

Jun 12, 2023

2023년 6월 6일

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킹 압둘라 과학기술대학교

장면 인식 등 시각적 인식 기능을 수행할 수 있는 스마트 디지털 이미지 센서는 KAUST의 최근 연구 결과입니다.

Dayanand Kumar, Nazek El-Atab 및 동료들은 초기 디지털 카메라에서 발견된 전하결합소자(CCD) 이미지 센서의 노벨상 수상 기술을 활용하여 CCD의 핵심 구조를 조정하고 향상시켜 빛에 민감한 메모리를 만들었습니다. 빛으로 프로그래밍할 수 있는 장치. 특히 연구팀은 CCD 센서의 전하 저장 픽셀을 뒷받침하는 반도체 커패시터(MOSCAP) 구조에 2차원 물질 MoS2를 내장했습니다.

결과적으로 생성된 Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si MOSCAP 구조는 가시광선에 민감하고 광학적으로 프로그래밍되고 전기적으로 삭제될 수 있는 전하 트래핑 "인메모리" 센서 역할을 합니다. 이 연구는 Light: Science & Application 저널에 게재되었습니다.

"인메모리 광 센서는 광학 감지, 저장 및 계산을 포함하여 전통적으로 개별적인 여러 장치의 역할을 동시에 수행할 수 있는 스마트 다기능 메모리 장치입니다."라고 El-Atab은 설명했습니다.

"우리의 장기 목표는 다양한 자극을 감지하고 계산할 수 있는 메모리 내 센서를 시연할 수 있는 것입니다."라고 El-Atab은 설명합니다. "이는 메모리 벽을 극복하고 사물인터넷, 자율주행차, 인공지능과 같은 많은 미래형 첨단 애플리케이션의 요구사항인 감소된 전력 소비를 사용하여 보다 빠르고 실시간 데이터 분석을 가능하게 합니다. 그 중에서도."

파란색에서 빨간색 스펙트럼 영역까지의 파장을 가진 빛을 사용한 실험은 광 생성 전하가 매우 긴 유지 시간으로 갇히거나 저장될 수 있음을 나타냅니다. >2V의 결과 "메모리 창" 전압은 +/-6V 신호를 적용하여 전기적으로 삭제되기 전까지 최대 10년 동안 저장할 수 있습니다. 더욱이, 이는 수백만 사이클 동안 작동될 수 있다.

연구의 궁극적인 목표는 컴퓨팅 기능을 통해 광학 감지 및 저장을 수행할 수 있는 단일 광전자 장치를 만드는 것입니다.

MoS2 MOSCAP 구조를 신경망과 결합함으로써 팀은 간단한 이진 이미지 인식을 수행하여 개 또는 자동차의 이미지를 91%의 정확도로 성공적으로 구별할 수 있음을 보여주었습니다. 각 이미지의 크기는 32×32 픽셀이며, 장치의 최대 감도에 해당하므로 이미지에서 파란색 정보만 추출되었습니다.