나노기술 및 정책 정보

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  충북대 나노기술연구소(소장 최중범 교수)는 최근 미국 AIP 응용물리학회지에 발표한“상온동작 초소형멀티스위칭 반도체 나노소자”가 네이처 Asia-Pacific 발행 NPG Asia Materials 11월 “ Featured Highlight”에 선정되었다고 발표하였다. 본 지는 영국 네이처그룹(NPG)과 일본 동경공대가 주관하여 최근 아시아-태평양지역에서 발표된 전자소자/소재분야의 우수한 리서치 하이라이트 가운데서 가장 주목할 연구를 선정하여“Featured Highlight”로 특별해설과 함께 발표한다. 본 지는 해설에서 충북대 최교수 연구팀 주도하에 일본 Hokkaido대 및 영국 Cambridge대와 글로벌 협력으로 새롭게 개발된 5나노미터 이하 크기의 단전자 트랜지스터 신구조가 세계 최초로 상온동작 특성을 획기적으로 개선함으로서 그 동안 상용화의 걸림돌이었던 열적 노이즈 문제를 해결하는데 성공하여 미래 정보통신산업의 가장 중요한 이슈인 초 저소비전력 반도체 집적회로의 산업화 구현에 한걸음 다가서게 했다고 논평했다.
  단전자 로직회로기술은 나노 크기의 양자점에 단 1개의 전자만을 통과시켜 1비트의 정보를 처리한다. 따라서 현재의 트랜지스터 1개당 밀리와트 수준의 전력소비량을 이론적으로 마이크로와트 수준까지 획기적으로 줄일 수 있다. 또한 0 혹은 1이라는 입력값으로만 연산가능한 기존의 CMOS 회로와는 달리 한 개의 회로에 0, 1, 2, 3..이라는 다중치의 입력 값으로 동시에 4가지의 기본 연산이 가능하게 됨에 따라 기존 CMOS에 비해 필요한 회로의 수가 획기적으로 감소되어 집적도를 크게 향상시킬 수 있다.
  논문의 주저자인 최중범 교수는 “현재 인텔을 비롯한 비메모리 반도체회사들은 회로 칩의 고집적화와 함께 동작주파수가 수 GHz급으로 증가함에 따라 급격히 상승하는 CPU 회로기판의 온도를 38도 이하로 낮추기 위해 기존의 저온냉각보조장치를 개선하고, 멀티코어방식을 도입하는 등 간접적인 방법으로 고심하고 있는 중이다.”라고 언급하고 이어서“개발된 본 연구는 신호를 처리하는 회로자체의 전자의 개수를파격적으로 줄이는 원천적인 접근방법으로서 차세대 테라비트급 컴퓨터, 특히 노트북 및 스마트폰 등의 초소형 모바일 기기 구현에 가장 큰 난제인 CPU의 소비전력 상승 문제를 수 십배 이상 줄일 수 있다.” 그러나 본 기술의 상용화를 위해서는 열적 노이즈, 소자간의 간섭 및 미세 불순물에 관한 내성 극복 등의 해결이 필요한데 여기서 열적노이즈문제 해결이 가장 심각한 난제가 되어 산업화가 지연되어 왔다. 본 연구팀에 의해 새롭게 개발된 5나노미터 이하 크기의 단전자 트랜지스터 신구조는 세계 최초로 상온동작 특성을 획기적으로 개선 시킴으로서 그동안 상용화의 걸림돌이었던 열적노이즈 문제를 해결하는데 성공하여 미래 정보통신산업의 가장 중요한 이슈인 초 저소비전력 반도체 집적회로의 산업화 구현에 한걸음 다가서게 하는데 결정적인 기여를 할 수 있다.