국내 연구진이 마이크로프로세서 등에 사용되는 CMOS반도체의 동작속도를 3배 이상 높이고 구동전력을 6분의 1로 줄일 수 있는 반도체 소자 기술을 개발했다.
한국연구재단은 서울시립대 신창환 교수와 조재성 연구원이 반도체소자의 축전기 절연체 부분에 강유전체를 넣은 구조를 이용해 기존소자보다 동작속도는 빠르고 구동전력은 훨씬 낮은 반도체소자 기술을 개발했다고 7월20일 발표했다.
기존 반도체 기술은 제조공정이 발전함에 따라 소자의 집적도는 크게 향상됐으나, 구동을 위한 전압은 효과적으로 줄이지 못해 대량 전력소모 및 발열 등이 문제점으로 지적돼 왔다.
연구진은 연구에서 반도체소자 축전기에 들어가는 절연체 대신 강유전체 소재를 넣어 축전기 양극에 양의 전압을 걸어도 어느 정도까지는 음의 전하가 쌓이는 <음의 전기용량> 상태를 유도함으로써 작동속도와 구동전력 문제를 극복했다.
음의 전기용량 상태로 만들 수 있는 축전기를 반도체소자 안에 넣어 낮은 전압으로도 반도체소자를 작동할 수 있었으며, 반도체 소자의 정보처리 속도를 의미하는 on/off 스위칭 속도의 이론적 한계도 극복한 것으로 알려졌다.
신창환 교수는 “연구는 미래 CMOS반도체 소자에 음의 전기용량의 적용 가능성을 증명한 것”이라며 “10nm 이하급 초절전 반도체소재 개발 등 반도체산업의 기술적 도약에 기여할 것”이라고 강조했다.
연구결과는 나노과학분야 국제학술지 <Nano Letters> 6월23일자 온라인판에 게재됐다.