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전력 소모 10배 줄인 저전력 고속 트랜지스터 개발

박응서 선임기자

저전력 고속 트랜지스터를 개발한 KAIST 연구진. 왼쪽부터 제1저자인 김성호 연구원, 조성재 교수. 사진제공 KAIST

국내 연구진이 기존 저전력 트랜지스터를 대체할 수 있는 새로운 저전력 고속 트랜지스터를 개발했다.

KAIST 물리학과 조성재 교수 연구팀이 기존 금속 산화물 반도체 트랜지스터보다 전력 소모량을 10배 이상, 대기전력 소모량을 1만 배 줄인 저전력 고속 트랜지스터를 개발했다고 20일 밝혔다.


연구진은 평면 구조를 가진 흑린이 두께에 따라 밴드갭이 변하는 독특한 성질을 활용했다. 즉 흑린의 두께 차이를 활용해 단일 물질로 이종접합 터널을 만들었다.

이 물질로 트랜지스터에 활용하면 기존 터널 트랜지스터에서 발생했던 격자 불균형, 결함, 계면 산화 같은 문제를 해결할 수 있어 고성능 터널 트랜지스터를 개발할 수 있다.

트랜지스터는 작동할 때와 대기할 때 모두 전력을 사용한다. 연구진은 전류를 10배 높이는데 필요한 전압으로 정의하는 SS값을 줄여 전력 감소에 나섰다. 그런데 SS값을 낮추면 트랜지스터 작동 속도까지 낮추는 문제가 발생한다.


연구진은 흑린을 이용해 이런 문제를 해결했다. 기존의 금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터보다 전력 소모를 낮추며 효과적으로 작동할 수 있는 터널 트랜지스터다.

조성재 교수는 “기존 트랜지스터보다 저전력 고속으로 작동해 실리콘 기반 CMOS 트랜지스터를 대체할 수 있는 저전력 소자가 필요로 하는 조건을 만족시킨 최초 개발”이라며 “세계 비메모리 산업을 비롯해 반도체 물리학과 산업 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 1월 27일 자 온라인판에 게재됐다.



박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자

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