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포스텍, 전자기기 성능 높이는 트랜지스터 개발

창의IT 백창기 교수팀
장벽 제어 가능한 나노선 도입
대기전력 감소·속도 3배 향상
제작비 줄이고 대량 생산 가능

  

스마트폰이나 노트북, 태블릿PC등의 휴대용 전자기기를 더 오래 사용할 수 있도록 하는 차세대 초저전력 트랜지스터가 개발됐다.

31일 포스텍 창의IT융합공학과 백창기 교수, 미래IT융합연구원 윤준식 박사, 김기현 박사 연구팀은 기존 학계에서 발표된 실리콘 나노선 터널링 트랜지스터보다 대기전력을 줄일 수 있으면서 최소 3배 이상 더 빠른 동작속도를 자랑하는 코어-셸 수직 실리콘 나노선 터널링 트랜지스터를 개발했다. ‘네이처’의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)‘지를 통해 발표된 연구 기술은 기존의 반도체 설비를 이용할 수 있어 제작 단가를 낮출 수 있을 뿐 아니라, 대량 생산도 가능할 것으로 기대된다.

전류나 전압흐름을 조절하는 신호 증폭, 스위치 역할을 하는 트랜지스터는 전자기기의 성능을 좌우하는 스마트폰의 AP나 노트북의 CPU 등에 들어가는 핵심 소자다. 그 중 터널링 트랜지스터는 기존 트랜지스터의 동작과 달리 얇은 에너지 장벽을 통과하는 터널링 방식으로 동작하기 때문에 전력 소모를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 하지만 전자의 통과를 방해하는 높은 에너지 장벽과 제한된 터널링 면적으로 인한 작은 동작 전류로 성능을 향상시키기 어려운 점이 지적되어 왔다.

연구팀은 실리콘 터널링 트랜지스터를 기반으로 단순한 수직 나노선 대신 코어-셸 구조를 나노선에 도입했다. 이를 통해 에너지 장벽을 효과적으로 제어하고 터널링 면적을 더 넓게해 휴대용 전자기기의 대기전력을 줄이면서도 성능을 향상시킬 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

특히, 이 기술은 국내 실리콘 반도체 공정 기술인 탑다운(Top-down) 방식을 그대로 적용할 수 있어 제작 단가를 낮추면서도 대량생산이 가능하다는 장점이 있다.

백창기 교수는 “실리콘 나노 원천 기술이 향후 국가경쟁력을 제고하는데 기여할 것”이라고 말했다.

포항=이시형기자