차세대 반도체 연구실(ASR Lab)의 연구 결과가 반도체 소재 및 소자 분야 세계적 권위지인 Advanced Functional Materials (IF: 19.0, JCR 상위 4.5%)에 게재되었다. 논문의 제목은 ‘True Random Number Generator for Robust Data Security via Intrinsic Stochasticity in a 2D hBN Threshold Switching Memristor’이며, 본 연구에서는 2차원 소재인 육각형질화붕소(hexagonal Boron Nitride, hBN) 기반 임계 스위칭 멤리스터 (Threshold Switching Memristor)를 활용한 보안용 난수 발생기(True Random Number Generator, TRNG)를 구현하였다.

사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), edge 컴퓨팅 기술의 확산과 함께 데이터 보안의 중요성이 지속적으로 증가하고 있다. 이러한 환경에서 보다 신뢰성 높은 데이터 보호를 위한 새로운 보안 기술에 대한 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 이러한 배경에서 소자 자체의 물리적 확률성(Intrinsic Stochasticity)을 활용하는 하드웨어 기반 난수 발생 기술에 주목하였다.

연구팀은 다층 구조의 2D hBN 소재를 활용한 휘발성 멤리스터를 개발하였으며, 해당 소자는 낮은 구동 전압과 높은 on/off 비율을 갖는 임계 스위칭 특성을 보였다. 스위칭 과정에서 동일한 입력 조건에서도 출력 스파이크의 지연 시간과 진폭이 확률적으로 변동되는 특성을 확인하였고, 이를 난수 생성을 위한 엔트로피 소스로 활용하였다. 또한 개발된 TRNG를 통해 생성된 비트열의 특성을 분석함으로써 하드웨어 기반 난수 발생기로서의 기본적인 신뢰성을 확인하고, 2D 소재 기반 멤리스터가 차세대 데이터 보안을 위한 하드웨어 엔트로피 소자로 활용될 수 있는 가능성을 제시하였다. 

본 논문에는 이화여자대학교 위희락 석사과정 학생이 공저자, 곽준영 교수가 교신저자로 참여하였다. 해당 논문은 http://doi.org/10.1002/adfm.202522597

에서 확인할 수 있다.