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UNIST 김경록 교수팀, 초절전 3진법 반도체 기술 웨어퍼에 구현 성공초절전·고성능·소형화에 유리한 3진법 반도체 기술 세계 최초 구현
사진은 해당 연구를 진행한 울산과학기술원(UNIST) 전기전자컴퓨터공학부 김경록 교수와 연구팀 [사진=UNIST]

[IT비즈뉴스 최태우 기자] 그간 반도체산업계에서 인공지능(AI), 자율주행, IoT 등 대규모 정보 처리를 위한 반도체 기술 개발을 추진해왔다. 고성능 반도체를 구현하기 위해서는 소자의 크기를 줄이고 집적도를 높이면서 발열을 줄이는 기술 개발이 핵심이다. 

반도체의 성능이 높아질수록 소비전력, 발열도 높아져 이를 해결하기 위한 기술로 3진법 반도체 구현 기술이 주목받고 있는 가운데, 국내 연구진이 초절전 3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)를 대면적 실리콘웨이퍼에서 구현하는 데 성공했다.

17일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면, 전기전자컴퓨터공학부 김경록 교수 연구팀은 0, 1, 2의 값으로 정보를 처리하는 새로운 3진법 반도체 기술을 개발했다. 이를 활용하면 처리해야 하는 데이터가 줄면서 속도가 빠르고 소비전력도 줄일 수 있다. 칩을 소형화하는 설계 부문에서도 이점을 제공한다.

예를 들어 숫자 128을 표현하려면 2진법으로는 8개의 비트(bit)가 필요하지만 3진법으로는 5개의 트리트(trit)만 있으면 저장할 수 있다.

현재 소자의 크기를 줄여 단위면적당 집적도를 높여 증가하는 데이터를 효과적으로 처리하려면 소자의 소형화로 인한 양자역학적 터널링 현상이 커져 누설전류가 증가하고 소비전력도 높아진다.

김경록 교수 연구팀은 소비전력 급증의 주요 원인 중 하나인 누설 전류를 소자에서 데이터를 처리하는 상태를 구현하는데 활용하면서 누설전류의 양에 따라 정보를 3진법으로 처리하도록 구현하는 데 성공했다.

김경록 교수는 “이번 연구결과는 기존의 2진법 소자 공정기술을 활용해 초절전 3진법 반도체 소자와 집적회로 기술을 구현하고, 대면적으로 제작돼 3진법 반도체의 상용화 가능성까지 보여줬다는 것에 큰 의미가 있다”며 “3진법 반도체는 AI, 자율주행, 바이오칩, 로봇 등의 기술발전에 있어 큰 파급 효과가 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

한편 이번 연구를 2017년 9월 삼성미래기술육성사업 지정테마로 선정한 삼성전자는 파운드리 사업부 팹(Fab)에서 미세공정으로 3진법 반도체 구현을 검증하고 있다. 김경록 교수팀의 해당 연구 결과는 15일(영국시간) 세계적인 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 발표됐다.

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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