본 세미나에서는 복잡한 뇌 회로망을 정밀하게 구명하기 위한 차세대 '고밀도 멀티 모달 능동형 뉴럴 프로브' 기술을 소개합니다. 기존 MEMS 기반 패시브 프로브는 목적에 따라 다양한 형태로 소개되어왔지만, 신호 처리 통합이 어려워 채널 수 및 모달 확장에 근본적인 한계가 존재합니다. 반면 CMOS 기반 프로브는 높은 집적도를 제공하지만, 고가의 특수 공정 비용과 복잡한 후공정 요구가 광범위한 보급과 사용자 맞춤형 설계를 어렵게 했습니다.
본 연구에서는 표준 Bulk CMOS MPW 서비스와 칩렛 기반 후공정을 결합해 비용과 복잡도를 획기적으로 낮추면서도 높은 설계 자유도를 제공하는 새로운 프로브 제작 패러다임을 제시합니다. 3D 프린팅 edge-beading 억제 프레임(EBSF)과 다층 금속 etch-stop 구조를 도입하여 단 2회의 포토리소그래피와 3회의 식각만으로 13-shank 구조를 구현했으며, 전용 풀-웨이퍼 CMOS 공정 대비 웨이퍼당 비용을 약 100배 절감하여, 맞춤형 능동형 프로브 개발의 문턱을 낮추고 더 많은 연구자가 접근할 수 있는 플랫폼을 제시합니다. 제작된 프로브는 416개 전극과 832개 포토다이오드, on-chip 증폭·ADC 회로를 단일 칩에 집적하여 전기·광학 신호의 동시 기록을 실현한 능동형 멀티 모달 프로브입니다.
In vitro 및 in vivo 실험으로 전기생리학(LFP, spike) 및 광표지 신호의 동시 포착을 검증하였고, 단기·장기 조직 염증 및 행동 분석을 통해 우수한 생체 적합성을 확인했습니다. 본 발표를 통해 고밀도 뉴럴 인터페이스의 새로운 패러다임과 뇌과학 분야의 응용 가능성을 논의하고자 합니다.