Conceitos Básicos
폐루프 제어를 통해 자기장이 없는 환경에서도 안정적으로 작동하는 초상자성 터널 접합 기반의 진정한 무작위 수 생성기를 개발하였다. 이를 통해 암호화 및 생성형 인공지능 등 다양한 응용 분야에 활용할 수 있다.
Resumo
본 연구에서는 신뢰성 있는 진정한 무작위 수 생성을 위해 초상자성 터널 접합(sMTJ)을 활용하였다. sMTJ는 낮은 에너지 장벽으로 인해 열적 요동에 의해 무작위로 상태가 전환되는 특성을 가지고 있어 효율적인 무작위 수 생성기로 활용될 수 있다.
그러나 sMTJ는 외부 자기장 및 온도 변화에 민감하여 안정적인 성능을 보장하기 어려운 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 이중 전류 제어 기능과 피드백 제어 기법을 활용하였다.
먼저 전류 𝐼SOT와 𝐼MTJ를 독립적으로 제어하여 sMTJ의 스위칭 확률과 진동 주파수를 조정할 수 있다. 이를 바탕으로 확률 고정 루프(PLL)와 주파수 고정 루프(FLL)를 구현하여 외부 환경 변화에도 안정적으로 50%의 스위칭 확률과 일정한 진동 주파수를 유지할 수 있었다.
또한 엣지 디지타이제이션(ED) 기법을 적용하여 스위칭 확률의 정확도를 더욱 높였다. 이렇게 구현된 sMTJ 기반 진정한 무작위 수 생성기는 NIST 통계 테스트 스위트의 모든 항목을 통과하였다.
마지막으로 이렇게 생성된 무작위 수를 활용하여 생성형 인공지능 모델인 DDIM과 DCGAN을 구동하였다. 기존 소프트웨어 기반 난수 생성기와 비교하여 sMTJ 기반 시스템이 더 우수한 성능을 보였다.
Estatísticas
sMTJ의 병렬 상태 저항(𝑅P)과 반평행 상태 저항(𝑅AP)은 바이어스 전류에 따라 변화한다.
sMTJ의 상관 시간은 𝐼SOT와 𝐼MTJ에 따라 변화한다.