[뉴스토마토 왕해나 기자] 울산과학기술원(UNIST) 전기전자컴퓨터공학부 김경록 교수 연구팀이 초절전 3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)'를 세계 최초로 대면적 실리콘 웨이퍼에서 구현하는데 성공했다. 연구 결과는 15일(현지시간) 세계적인 학술지 영국 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 발표됐다.
3진법 반도체는 인공지능, 자율주행, 사물인터넷 등 대규모 정보를 빠르게 처리하는 동시에 집적도를 높이고 소비전력을 줄일 수 있는 반도체로 주목받고 있다.
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김경록 UNIST 전기전자컴퓨터공학부 교수. 사진/삼성전자
김 교수 연구팀이 개발한 3진법 반도체는 0, 1, 2 값으로 정보를 처리한다. 3진법 반도체는 처리해야 할 정보의 양이 줄어 계산 속도가 빠르고 그에 따라 소비전력도 적다. 또 반도체 칩 소형화에도 강점이 있다.
예를 들어, 숫자 128을 표현하려면 2진법으로는 8개의 비트(bit, 2진법 단위)가 필요하지만 3진법으로는 5개의 트리트(trit, 3진법 단위)만 있으면 저장할 수 있다.
현재 반도체 소자의 크기를 줄여 단위면적당 집적도를 높여 증가하는 정보를 효과적으로 처리하려면 소자의 소형화로 인한 양자역학적 터널링 현상이 커져 누설전류가 증가한다. 소비전력도 크게 늘어난다.
김 교수 연구팀은 소비전력 급증의 주요 원인 중 하나인 누설 전류를 획기적인 발상의 전환을 통해 반도체 소자에서 정보를 처리하는 상태를 구현하는데 활용한다. 연구팀은 누설전류의 양에 따라 정보를 3진법으로 처리하도록 구현했다.
김 교수는 "이번 연구결과는 기존의 2진법 반도체 소자 공정 기술을 활용해 초절전 3진법 반도체 소자와 집적회로 기술을 구현했을 뿐만 아니라, 대면적으로 제작돼 3진법 반도체의 상용화 가능성까지 보여줬다는 것에 큰 의미가 있다"며 "기존 2진법 시스템 위주의 반도체 공정에서 3진법 시스템으로 메모리 및 시스템 반도체의 공정·소자·설계 전 분야에 걸쳐 미래 반도체 패러다임 변화를 선도할 것"이라고 말했다.
삼성전자는 김 교수팀 연구지원을 위해 파운드리 사업부 팹(FAB)에서 미세공정으로 3진법 반도체 구현을 검증하고 있다. 삼성전자는 이번 연구를 2017년 9월 삼성미래기술육성사업 지정테마로 선정해 지원해왔다.
왕해나 기자 haena07@etomato.com