'머리카락 4만분의1 '나노전자소자' 개발'

세계에서 가장 작은 크기의 `나노전자소자'가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국과학기술원(KAIST) 최양규 교수팀과 나노종합팹센터는 테라급 차세대 반도체소자에 적용이 가능한 새로운 구조의 3차원 3㎚급 `나노전자소자(FinFET)'를 공동개발하는데 성공했다고 14일 밝혔다. 3㎚는 성인 머리카락 굵기의 4만분의 1에 해당되는 크기다. 현재까지 발표된 세계에서 가장 작은 소자는 2003년 12월 일본 NEC가 국제전자소자회의(IEDM)에서 발표한 `4㎚ 소자'로 알려져 있다. 하지만 이 소자는 누설 전류가 크고 동작 시 충분한 전류를 얻지 못하는 등 만족스러운 소자 특성을 갖추지 못했다는 게 연구팀의 설명이다. 하지만 이번에 공동 개발한 나노전자소자는 게이트가 채널의 전면을 감싸고 있는 3차원 구조로 NEC의 4㎚ 소자에 비해 크기가 작을 뿐만 아니라 `단채널 효과'가크게 개선된 결과를 얻었다고 연구팀은 덧붙였다. 이 나노소자는 프로세서나 테라급 DRAM, SRAM, 플래시 메모리 소자로 응용이 가능하며 휴대인터넷, 동영상 회의, 입는 컴퓨터 등의 차세대 정보처리 기기의 필수부품으로 사용될 수 있을 것으로 연구팀은 전망했다. 예를 들어 컴퓨터의 두뇌에 해당되는 마이크로프로세서에 이 나노소자를 적용할경우 처리속도가 현재보다 25배 가량 빠른 100㎓를 넘을 수 있을 것으로 연구팀은예상했다. 최양규 교수는 "이번 연구성과는 기존 실리콘 반도체 기술의 한계를 한 단계 진전시킨 것"이라며 "특히 탄소나노튜브나 분자소자 등과 같은 신소재를 사용하지 많고 실리콘 기술만으로 5㎚급 소자를 구현함으로써 `무어의 법칙'이 20년이상 계속유지될 수 있다는 가능성을 제시했다"고 말했다. ◇ 용어설명 ▲ FinFET Fin(물고기의 지느러미) Field Effect Transistor의 약자로 1999년 미국 UC버클리에서 용어가 정의됐다. 2차원 평면 소자구조의 크기를 줄이는 데 있어서 한계로알려진 단채널 효과를 줄이고 동작전류의 크기를 증가시키기 위해 물고기 지느러미처럼 수직으로 형성된 얇은 채널을 2개 이상의 게이트로 제어시킴으로써 채널에 대한 게이트의 영향력을 확대시킨 3차원 소자구조를 의미한다. ▲ 무어의 법칙 1965년 인텔 설립자 중 한 사람인 고든 무어(Gordon Moore)가 마이크로칩의 용량이 매년 2배가 될 것으로 예측하며 만든 법칙. 1975년 24개월로 수정되었으며 그이후 18개월로 다시 정의됐다. 이 법칙은 컴퓨터의 처리속도와 메모리의 양이 2배로증가하고 비용은 상대적으로 떨어지는 효과를 가져왔다. ▲ 단채널 효과 트랜지스터의 게이트 길이가 줄어듦에 따라 소자특성이 나빠지는 현상을 통칭한다.