나노기술 및 정책 정보

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나노일렉트로닉스 기반기술 창성<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

- 미세화, 집적화, 저소비전력화의 한계 파괴를 목표로-

○ 본 제안은 현재의 일렉트로닉스를 지지하고 있는 CMOS기술의 한계를 넘는 새로운 개념과 기술에 입각한 장래산업의 기반 확립을 향한 나노일렉트로닉스의 실증연구개발의 전략적 추진에 관한 제언이다.

○ 현재, 일본의 산업계에서는 신기간 산업창출을 위하여 나노일렉트로닉스개발 시나리오에 대한 논의가 시작되었으며, 그 구상과 연대하면서 대학, 독립법인 연구기관이 주체가 되어 기술시즈(seeds)를 탐색하는 연구개발의 전략을 제언한다.

○ 정보통신기기가 처리하는 정보량은 매년 지수함수적으로 계속 증대하고 있으며, 일렉트로닉스 디바이스의 미세화, 집적화는 앞으로도 필수적인 흐름이 될 것이다. 그러나 미세화의 물리한계와 미세화에 의한 특성의 불규칙 증대, 집적화에 동반되는 소자의 소비전력 증대가 장래 큰 문제가 될 것이다. 이 한계를 돌파하기 위해서는 현저하게 발전된 나노사이언스 및 나노테크놀러지를 구사하고, 현재 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor; 채널이 다른 MOS 집적 회로를 짜맞추어 구성한 칩)를 넘는 새로운 동작원리에 기초한 디바이스의 실현을 목표로 한 연구개발 및 그것에 필요한 신재료의 탐색이 필수이다. 해외에서는 이미 이 분야에 많은 액수의 연구투자를 해왔으며, 일본도 국가 주도로 앞으로 연구개발을 가속할 필요가 있다

○ 구체적 연구개발과제는 다음과 같다.

(1) 고속화, 대용량화, 저소비전력화, 고신뢰화를 위한 신원리, 신구조 논리소자/기억소자의 동작검증과 디바이스기술 구축

(2) 나노일렉트로닉스 디바이스을 위한 신재료 탐색과 디바이스적용 가능성의 실증

상기 (1)은 전하를 논리변수로 한 현재의 논리소자를 대신하는 신상태변수를 이용한 디바이스 및 초고속, 초대용량, 초저소비전력화를 위한 신원리 기억소자의 연구개발에 관한 것이며, (2)는 신원리, 신구조의 논리소자, 기억소자 실현을 위해 필요한 신재료의 연구개발에 관한 것이다.

신원리 디바이스의 신상태변수의 예로서는 스핀, 상상태(相状態), 분극, 분자배치 등이며, 어느 쪽도 전하를 이용하지 않으므로 에너지가 흩어져 소비되지 않고, 정전용량에 의한 연장도 없으므로, 이러한 신상태변수를 이용한 디바이스가 실현되면 초저소비전력화, 초고속화로의 가능성이 넓어진다. 이들은 현재 실현되지 않았으며, 일부는 개념의 실증조차 되어 있지 않다. 따라서 난이도는 극히 높으나, 실현되면 임팩트는 대단히 크다.

○ 연구개발의 효율적인 추진을 위해서는 연구개발 거점의 설치, 산학독(산업계, 학계, 독립법인 연구기관)의 연대연구, 국제화대책, 인재육성을 연구개발 성과로 볼 관점이 필요하다. 구체적으로는 다음과 같은 추진방법을 제안한다.

(1) 연구개발 거점

나노일렉트로닉스 기반기술의 연구개발에서는 고도로 관리된 설비장치가 필요하다. 유럽과 미국의 글로벌 연구거점을 참고하여 일본의 상황에 적합한 연구개발 거점을 설치하고 많은 연구자가 거점에 집결하여 연구개발 추진을 도모하는 것이 필요하다.

(2) 산학독 연대

연구개발 성과를 원리적 수준에 멈추게 하지 않고 효율적으로 실제 사회에서 사용할 수 있게 하기 위해서는 산학독 연대관계가 구축되어야 한다. 산학독이 집결하여 폭넓은 시즈(seeds)에 관하여 연구개발을 수행하면서 진보단계에 대응하여 산학독이 계획을 변화시키는 체제를 검토해야 한다.

(3) 국제화

장래 시즈 탐색형 연구개발에서는 국외로부터 세계 톱레벨의 연구자 및 의욕적인 학생이 참여하도록 하는 추진체제가 필수적이다. 예를 들면, 연구자의 자식을 위한 국제학교와 같이 가족들이 자국에서 경험할 수 없었던 사회 인프라면에서의 정비가 특히 필요하다.

(4) 인재육성

장기적인 관점에서 본 일본의 나노일렉트로닉스 분야의 최대 문제는 장래를 담당할 인재의 부족이다. 본 제안 프로그램에서는 단순히 기술개발 성과만을 추구하는 것이 아니라 인재육성도 중요한 성과이다는 관점에서 연구개발을 추진해야 한다.

○ 일렉트로닉스 디바이스에서 미세화, 집적화, 저소비전력화의 한계의 파괴/회피는 현재 상태의 기술연장이라는 측면에서도 해결이 곤란한 문제로 신원리, 신구조, 신재료의 검색과 이것을 이용한 디바이스 연구개발에 대한 장기적인 대처가 필요하다.

- 목차 –

제안 내용

연구투자 의의

구체적인 연구개발 과제

연구개발 추진방법

과학기술상 효과

사회, 경제적 효과

시간축에 관한 고찰

검토 경위

연구개발 과제의 상세

국내외 상황