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시냅스 모방 반도체 소자 및 그 동작방법

  • 기술번호 : KST2015136135
  • 담당센터 : 서울동부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-2155-3662
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 생체 모방 계산 시스템 구현에 핵심 소자로 사용되는 반도체 소자 및 그 동작방법에 관한 것으로, 주변과 전기적으로 고립되어 단기기억 수단으로 형성된 반도체 소자의 플로팅 바디에 소스, 드레인 및 게이트가 형성되지 않은 일측으로 장기기억 수단을 구비함으로써, 충격이온화에 따른 생체 신경계의 단기기억은 물론, 단-장기기억 전환 특성과 시냅스 전, 후 뉴런의 신호 시간차에 의한 생체의 인과관계 추론 특성을 모두 모방할 수 있는 저전력 시냅스 모방 반도체 소자 및 그 동작방법을 제공한다.
Int. CL H01L 27/115 (2017.01.01) H01L 21/8247 (2006.01.01)
CPC G06N 3/02(2013.01) G06N 3/02(2013.01) G06N 3/02(2013.01) G06N 3/02(2013.01) G06N 3/02(2013.01)
출원번호/일자 1020120098767 (2012.09.06)
출원인 서울대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1425857-0000 (2014.07.28)
공개번호/일자 10-2014-0032186 (2014.03.14) 문서열기
공고번호/일자 (20140731) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2012.09.06)
심사청구항수 14

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 관악구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 박병국 대한민국 서울 서초구
2 김형진 대한민국 서울 관악구
3 김가람 대한민국 서울 관악구
4 이정한 대한민국 경기 안산시 상록구
5 권민우 대한민국 서울 관악구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 권오준 대한민국 서울특별시 강남구 테헤란로 ***, 성지하이츠*차 ****호 (역삼동)(소중한특허법률사무소)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 서울대학교산학협력단 서울특별시 관악구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2012.09.06 수리 (Accepted) 1-1-2012-0720511-14
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.01.14 수리 (Accepted) 4-1-2013-5007213-54
3 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2013.04.02 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 [출원서등 보정]보정서
[Amendment to Patent Application, etc.] Amendment		 2013.04.18 수리 (Accepted) 1-1-2013-0337322-42
5 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2013.05.09 수리 (Accepted) 9-1-2013-0036606-30
6 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2013.10.30 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2013-0747759-87
7 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)		 2013.12.30 수리 (Accepted) 1-1-2013-1204600-89
8 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2013.12.30 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2013-1204565-78
9 등록결정서
Decision to grant		 2014.04.25 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2014-0283801-92
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.03.17 수리 (Accepted) 4-1-2015-5033829-92
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2015.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2015-5062924-01
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.13 수리 (Accepted) 4-1-2019-5093546-10
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.05.23 수리 (Accepted) 4-1-2019-5101798-31
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.08.02 수리 (Accepted) 4-1-2019-5154561-59
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
제 1 도전형 반도체 물질로 주변과 전기적으로 고립되어 단기기억 수단으로 형성된 플로팅 바디;상기 제 1 도전형과 반대 타입의 제 2 도전형 반도체 물질로 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 플로팅 바디의 양측과 접하며 서로 이격되어 형성된 소스와 드레인;상기 플로팅 바디와 게이트 절연막을 사이에 두고 도전물질로 형성된 게이트; 및상기 소스, 상기 드레인 및 상기 게이트가 형성되지 않은 상기 플로팅 바디의 일측에 형성된 장기기억 수단을 포함하여 구성되되,상기 플로팅 바디는 상기 소스 및 상기 드레인과 pn 접합으로 접하고, 상기 드레인 쪽의 공핍층에서 충격이온화로 생성된 과잉 홀(excess hole) 또는 상기 소스 쪽의 공핍층에서 충격이온화로 생성된 과잉 전자(excess electron)를 저장하였다가 재결합으로 사라지는 것으로 단기기억을 모방하고,상기 플로팅 바디는 상기 과잉 홀이나 상기 과잉 전자가 재결합으로 사라지기 전에 추가 충격이온화로 생성된 과잉 홀의 유입으로 상기 플로팅 바디의 전도대를 더욱 낮추거나 과잉 전자의 유입으로 상기 플로팅 바디의 가전자대를 더욱 높여주어 충격이온화가 상기 장기기억 수단 가까이서 일어나게 하여 장기기억으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
2 2
제 1 항에 있어서,상기 장기기억 수단은 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 게이트와 마주보는 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
3 3
제 1 도전형 반도체 물질로 주변과 전기적으로 고립되어 단기기억 수단으로 형성된 플로팅 바디;상기 제 1 도전형과 반대 타입의 제 2 도전형 반도체 물질로 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 플로팅 바디의 양측과 접하며 서로 이격되어 형성된 소스와 드레인;상기 플로팅 바디와 게이트 절연막을 사이에 두고 도전물질로 형성된 게이트; 및상기 소스, 상기 드레인 및 상기 게이트가 형성되지 않은 상기 플로팅 바디의 일측에 형성된 장기기억 수단을 포함하여 구성되되,상기 장기기억 수단은 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 게이트와 마주보는 위치에 상기 플로팅 바디의 일측과 접한 절연막을 사이에 두고 형성된 플로팅 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
4 4
제 3 항에 있어서,상기 플로팅 게이트는 상기 플로팅 바디의 하부에 형성되고,상기 절연막은 상기 플로팅 게이트를 둘러싸며 형성되고,상기 플로팅 게이트의 하부에는 상기 절연막을 사이에 두고 백 게이트가 더 형성된 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
5 5
삭제
6 6
삭제
7 7
제 1 항에 있어서,상기 장기기억 수단은 상기 플로팅 바디의 일측과 접한 절연막을 사이에 두고 형성된 플로팅 게이트를 포함하고,상기 장기기억으로 전환은 상기 플로팅 바디에서 추가 충격이온화가 상기 장기기억 수단 가까이서 일어날 때 상기 플로팅 게이트로 상기 추가 충격이온화에 의해 생긴 핫 홀(hot hole)이나 핫 전자(hot electron)의 유입으로 일어나고,상기 소스 및 상기 드레인에 각각 독립적으로 인가된 전기 신호들의 시간 차에 의하여 상기 플로팅 게이트로 유입되는 반송자로 생체의 인과관계 추론 특성을 모방하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
8 8
제 1 도전형 반도체 물질로 주변과 전기적으로 고립되어 단기기억 수단으로 형성된 플로팅 바디;상기 제 1 도전형과 반대 타입의 제 2 도전형 반도체 물질로 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 플로팅 바디의 양측과 접하며 서로 이격되어 형성된 소스와 드레인;상기 플로팅 바디와 게이트 절연막을 사이에 두고 도전물질로 형성된 게이트; 및상기 소스, 상기 드레인 및 상기 게이트가 형성되지 않은 상기 플로팅 바디의 일측에 형성된 장기기억 수단을 포함하여 구성되되,상기 장기기억 수단은 상기 플로팅 바디를 사이에 두고 상기 게이트와 마주보는 위치에 상기 플로팅 바디의 일측으로 상기 소스 및 상기 드레인 중 어느 하나에 전기적으로 연결된 캔틸레버 빔과 다른 하나에 전기적으로 연결된 컨택 전극이 이격 공간을 사이에 두고 각각 형성된 전기기계 메모리소자 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
9 9
제 8 항에 있어서,상기 플로팅 바디는 상기 소스 및 상기 드레인과 pn 접합으로 접하고, 상기 드레인 쪽의 공핍층에서 충격이온화로 생성된 과잉 홀 또는 상기 소스 쪽의 공핍층에서 충격이온화로 생성된 과잉 전자를 저장하였다가 재결합으로 사라지는 것으로 단기기억을 모방하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
10 10
제 9 항에 있어서,상기 플로팅 바디는 상기 과잉 홀이나 상기 과잉 전자가 재결합으로 사라지기 전에 추가 충격이온화로 생성된 과잉 홀이나 과잉 전자의 유입으로 일정 농도 이상이 될 때 상기 캔틸레버 빔이 휘어 상기 컨택 전극과 전기적으로 접촉되도록 하여 장기기억으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자
11 11
제 4 항에 의한 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법에 있어서,상기 소스, 상기 드레인, 상기 게이트 및 상기 백 게이트에 각각 소정의 바이어스 전압을 인가하여 충격이온화로 생성된 과잉 홀 또는 과잉 전자를 상기 플로팅 바디에 저장함으로써 단기기억 동작을 하고,상기 과잉 홀이나 상기 과잉 전자가 재결합으로 사라지기 전에 상기 바이어스 조건과 동일한 조건으로 2번 이상 일정 간격으로 상기 소스, 상기 드레인, 상기 게이트 및 상기 백 게이트에 각각 인가되는 경우에 상기 플로팅 게이트로 핫 홀 또는 핫 전자가 유입되면서 장기기억으로 전환되는 동작을 하고,상기 소스 및 상기 드레인에 각각 독립적으로 인가된 전기 신호들의 시간 차에 의하여 상기 플로팅 게이트로 유입되는 반송자의 종류로 생체의 인과관계 추론 특성을 모방하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
12 12
제 11 항에 있어서,상기 장기기억으로 전환되는 동작은 상기 게이트에 인가되는 전압의 크기에 따라 상기 소스 및 상기 드레인에 인가되는 각 바이어스의 지속시간이 달라지게 하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
13 13
제 11 항에 있어서,상기 장기기억으로 전환되는 동작은 상기 소스 및 상기 드레인에 인가되는 전압 차이 및 지속시간을 동일하게 유지하면서, 인가 주기에 따라 인가 횟수가 달라지게 하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
14 14
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 소스, 상기 드레인, 상기 게이트 및 상기 백 게이트에 인가되는 각 바이어스 전압은 삼각 스파이크 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
15 15
제 14 항에 있어서,상기 소스, 상기 드레인 및 상기 백 게이트에 인가되는 삼각 스파이크 파형은 모두 동일하고,상기 게이트에 인가되는 삼각 스파이크 파형은 상기 백 게이트에 인가되는 삼각 스파이크 파형과 동일한 형태이나 반대부호를 갖는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
16 16
제 15 항에 있어서,상기 소스에 인가되는 삼각 스파이크 파형을 시냅스 전 스파이크로 하고, 상기 드레인에 인가되는 삼각 스파이크 파형을 시냅스 후 스파이크로 하여, 상기 시냅스 전, 후 스파이크는 동일한 형태를 갖고 인가 시간간격과 반복횟수에 따라 단기기억에서 장기기억으로 전환되는 동작을 하고,상기 시냅스 전, 후 스파이크 사이의 지연시간을 이용하여 시냅스 연결성의 강화 또는 약화로 생체의 인과관계 추론 특성을 모방하는 동작을 하는 것을 특징으로 하는 시냅스 모방 반도체 소자의 동작방법
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1 교육과학기술부 (재)스마트 IT 융합 시스템 연구단 글로벌프론티어사업(다차원 스마트 IT 융합 시스템 연구) 나노혁신소자기술개발