newsCSTC 이병훈 교수, 강석형 교수, '저전력으로 빠르게 도는 반도체 회로 개발', 전자신문 2022.07.18

관리자


반도체기술융합센터 참여교수진인 이병훈 교수 연구팀, 강석형 교수 연구팀이 저전력으로 빠르게 도는 반도체 회로 개발에 성공했다. 

(전자신문, 2022-07-18, "포스텍, 저전력으로 빠르게 도는 반도체 회로 개발")


이병훈, 강석형 전자과/ 반도체공학과 교수와 전자과 이용수 박사과정생이 적은 전력으로도 우수한 성능을 보이는 삼진 로직 회로 (Ternary logic circuit)에 필요한 원천소자기술을 개발하는데 성공했으며, 이번 연구성과는 급격히 늘어난 전력 소모로 어려움을 겪는 반도체 기술의 한계를 돌파할 수 있는 대안으로 학계의 이목을 끈다. 


이하 전자신문 기사 원문-----------------------------


포스텍, 저전력으로 빠르게 도는 반도체 회로 개발

발행일 : 2022.07.18 10:16


포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 이병훈·강석형 전자전기공학과 교수와 박사과정 이용수 씨 연구팀이 적은 전력으로도 우수한 성능을 보이는 삼진 로직 회로(Ternary logic circuit)에 필요한 원천소자기술을 개발하는데 성공했다고 18일 밝혔다.

Photo Image<반도체 칩의 전력 소모를 줄일수 있는 기술을 개발한 포스텍 연구팀. 왼쪽부터 이병훈 교수, 강석형 교수, 이용수 씨(박사과정)>


삼진 로직 회로는 0과 1로 동작하는 기존 이진 회로와 달리 0, 1, 2로 동작하는 회로다. 처리할 수 있는 정보의 양이 늘어날 뿐만 아니라, 이진 회로보다 필요한 소자 수가 적어 전력 소모 또한 줄어들 것으로 여겨졌다. 다만, 회로의 구조적인 문제로 정보처리 과정에서 누설전류가 생겨 실제로는 여전히 전력 소모가 컸다.

연구팀은 특정 전압 영역에서만 전도성을 띠는 반양극성(Anti-Ambipolar) 스위칭 소자를 개발, 삼진 회로의 누설전류 문제를 해결했다. 반양극성 스위칭 소자를 이용한 삼진 회로는 누설 전류가 거의 발생하지 않았으며 0.15마이크로와트(μW, 1μW=100만분의 1W)의 적은 전력으로도 탁월한 성능을 보였다. 다른 삼진 회로에서 필요했던 전력량의 7분의 1에 불과하다.


Photo Image<ZnO-DNTT 반양극성 스위치 소자의 모식도(왼쪽 위), 반양극성 스위치 소자의 단면 투과 주사 현미경(TEM) 이미지(왼쪽 아래), 반양극성 스위치의 전기적 특성(오른쪽)>



이번에 개발된 소자는 전원 전류비(Peak-to-Valley Ratio)가 106로 우수할 뿐 아니라, 칩 단위의 대면적 공정이 가능하고 안정적이고 균일하게 동작해 삼진 회로의 상용화 가능성을 더욱 높였다는 게 특징이다.

이번 연구성과는 급격히 늘어난 전력 소모로 어려움을 겪는 반도체 기술의 한계를 돌파할 수 있는 대안으로 학계의 이목을 끈다. 전력 소모를 줄임으로써 관련 산업의 경쟁력을 확보하고, 막대한 전력 사용으로 인한 환경 오염을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

한국연구재단 미래소재디스커버리사업, 차세대지능형반도체기술개발사업 지원을 받아 이뤄진 이번 연구성과는 최근 국제 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com


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