김경록 울산과학기술원(UNIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수팀이 고성능·초절전·소형화 장점이 있는 ‘3진법 반도체’의 상용화 가능성을 세계 최초로 확인했다고 17일 밝혔다. 4차 산업혁명의 핵심인 인공지능(AI), 자율주행, 사물인터넷(IoT), 바이오칩, 로봇 등의 기술발전에 맞는 반도체를 만들 수 있는 기반을 마련한 것이다.
김 교수팀은 ‘3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)’를 대면적 웨이퍼(실리콘 기판)에 구현했다. 이 반도체는 0·1·2 값으로 정보를 처리한다. 처리해야 할 정보의 양이 줄어 계산 속도가 빠르고 전력 소비도 적다. 반도체칩 소형화에도 강점이 있다. 숫자 128을 표현하려면 2진법에서는 8개 비트(bit·2진법 단위)가 필요하지만 3진법으로는 5개 트리트(trit·3진법 단위)만 있으면 저장할 수 있다.
현재는 반도체 소자의 크기를 줄이고 집적도를 높이려면 누설전류가 커져 소비전력도 늘어나는 한계가 있다. 김 교수팀은 역으로 누설전류를 활용하는 방법으로 이 문제를 해결했다. 누설전류의 양에 따라 정보를 3진법으로 처리하도록 고안했다.
김 교수는 “2진법 반도체 소자 공정 기술을 활용해 3진법 반도체 소자와 집적회로 기술을 구현했다. 큰 면적으로 제작해 3진법 반도체 상용화 가능성까지 보여줬다”며 “메모리반도체와 시스템반도체의 공정·소자·설계 등 패러다임 변화를 선도할 것”이라고 밝혔다. 이 연구는 삼성미래기술육성사업 지원으로 이뤄졌으며 지난 15일 네이처 일렉트로닉스에 실렸다. /고광본선임기자 kbgo@sedaily.com
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