국내 연구진, 반도체 집적도 1000배 향상 원리 규명

김동진 기자
입력 2020.07.03 04:00
메모리 반도체 집적도를 1000배 이상 향상할 수 있는 이론과 소재를 국내 연구진이 발표했다.

이번 성과를 활용하면 반도체 공정을 0.5나노미터(㎚)까지 미세화할 수 있어 메모리 집적도가 기존 대비 약 1000배 이상 향상될 것으로 기대된다.

이준희 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수 / UNIST
UNIST는 이준희 에너지 및 화학공학부 교수 연구팀이 차세대 메모리 반도체 집적도를 1000배 이상 향상할 수 있는 이론과 소재를 발표했다고 3일 밝혔다.

반도체 업계는 그간 소자 성능을 향상하기 위해 미세화를 통해 단위 면적당 집적도를 높여 왔지만, 한계점이 있었다. 데이터 저장을 위해서 탄성으로 연결된 수천 개의 원자 집단인 '도메인'이 반드시 필요했기 때문이다. 일정 수준 이하로 크기를 줄일 수 없는 이유였다.

반도체 소자가 한계 수준 이하로 작아지면 정보를 저장하는 능력이 사라지는 '스케일링(Scaling)' 현상이 발생해 기본 작동 원리인 0과 1을 제대로 구현할 수 없다.

이준희 교수 연구팀은 '산화하프늄(HfO₂)'이라는 반도체 소재의 산소 원자에 전압을 가하면 원자 간 탄성이 사라지는 물리 현상을 새롭게 발견했다. 이 현상을 적용하면 개별 원자를 제어할 수 있고 산소 원자 4개에 데이터(1bit) 저장이 가능하다. 데이터 저장을 위해 수십㎚ 크기의 도메인이 필요하다는 업계 통념을 뒤집은 것이다.

연구팀은 반도체를 소형화했을 때 저장 능력이 사라지는 문제점도 발생하지 않았다고 덧붙였다.

이준희 교수는 "개별 원자에 정보를 저장하는 기술은 원자를 쪼개지 않는 범위 내에서 최고의 집적 기술"이라며 "이 기술을 활용하면 반도체 소형화가 더욱 가속화될 것"이라고 말했다.

김동진 기자 communication@chosunbiz.com


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