▷ 기사 제목: 반도체 얼마나 더 미세해질까…"소재 바꾸면 4nm 아래도 가능"
▷ 기사 출처: 동아사이언스 - 조가현 기자
▷ 기사 링크: https://www.dongascience.com/ko/news/78408
▷ 내용 정리: (내용을 정리한 것을 촬영해서 올리거나 직접 작성)
국내 연구팀이 트랜지스터 미세화 한계 전산 설계 플랫폼을 구축했다고 밝혔다. 트랜지스터는 전류를 켜고 끄는 초소형 스위치로 작용하여 반도체의 성능과 전력 효율을 결정하는 핵심 부품이다. 반도체 업계에서 이 트랜지스터의 성능을 높이고 더 효율적으로 사용할 수 있게 트랜지스터의 미세화를 중심으로 연구를 진행하고 있다. 하지만 트랜지스터를 미세화하는 수준까지 이르자 이 기술이 양자역학의 영역에까지 도달해 양자 터널링 현상이 발생해 전류제어가 어려워졌다. 양자 터널링은 전자가 원래 통과할 수 없는 에너지 장벽을 뚫고 지나가는 현상이다. 연구진들은 이 양자 터널링 현상이 일어나기 전까지의 초소화를 목표로 하고 있지만 이 한계를 직접 확인하기가 사실상 불가능하다. 연구팀은 원자, 전자만의 움직임을 기본 물리 법칙으로 계산하는 제1원리와 미시세계의 다체 문제를 다루는 다공간 밀도 범함수론을 토대로 접촉저항과 양자터널링 한계를 원자 수준에서 예측하는 플랫폼을 구축했다. 연구팀은 이 플랫폼을 차세대 반도체 후보 물질, 이황화몰리브덴 소자의 2차원 반도체 소자에 적용했고 선택하는 금속과 접촉 구조가 트랜지스터의 소형화 한계를 결정한다는 결과를 냈다. 연구팀의 플랫폼을 기반으로 최적 조합에서는 양자 터널링이 발생하기 시작하는 지점을 4nm 미만으로 낮출 수 있음을 확인하여 차세대 반도체 공정 기술을 발전시켰다.
▷ 인상깊은 내용 및 활용 방안:
미시세계의 확률적인 부분을 실제 세계에서 다양한 조건을 고려하고 이를 분석하는 메커니즘을 설계했다는 게 놀랍다. 양자 터널링 현상 자체를 예측하는 플랫폼을 만든 것도 큰 의미가 있다. 하지만 이 양자 터널링 현상을 예측하는 플랫폼을 구축함으로 기존에 실제 반도체를 만드면서 확인했던 데에 비해 훨씬 자원이 덜 들고 시간도 절약해 반도체 공정이 더 발전할 수 있을 것이다. 불확정성을 가진다고 생각한 양자역학의 영역도 메커니즘을 통해 예측할 수 있는 범위로 만드려는 노력이 대단하다.
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