[우먼컨슈머= 김아름내 기자] 삼성전자는 UNIST(울산과학기술원) 전기전자컴퓨터공학부 김경록 교수 연구팀이 세계 최초로 초절전 ‘3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)’를 대면적 실리콘 웨이퍼에서 구현하는데 성공했다고 17일 밝혔다.

연구 결과는 영국 현지시간 15일, 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 발표됐다.

그동안 반도체 업계에서는 AI, 자율주행, 사물인터넷(IoT) 등 대규모 정보를 빠르게 처리하는 고성능 반도체를 개발하기 위해 반도체 소자 크기를 줄여 직접도를 높여 왔다.
 
업계의 고민은 2진법 기반의 반도체에서 정보를 처리하는 시간을 줄이고 성능을 높일수록 증가하는 소비전력을 줄이는 문제를 해결하는데 있었다. 문제 해결 방법으로 ‘3진법 반도체’가 주목됐다.

김경록 교수 연구팀이 개발한 3진법 반도체는 0, 1, 2 값으로 정보를 처리한다. 처리할 정보 양이 줄어 계산 속도는 빠르고 소비 전력도 적다. 반도체 칩 소형화에도 강점을 갖고 있다.

현재 반도체 소자 크기를 줄이고 정보를 처리하려면 소자 소형화로 인한 양자역학적 터널링 현상이 커져 누설전류가 증가한다. 소비전력도 커지는 문제가 있다. 김경록 교수 연구팀은 발상의 전환을 통해 반도체 소자에서 정보를 처리하는 상태를 구현하는데 누설전류를 활용했다. 이번 연구를 통해 산업계에서 활용되는 반도체 공정에서 3진법 반도체를 구현함에 따라 상용화에 대한 기대가 높아졌다.
 
김경록 교수는 “이번 연구결과는 기존의 2진법 반도체 소자 공정 기술을 활용해 초절전 3진법 반도체 소자와 집적회로 기술을 구현했을 뿐만 아니라, 대면적으로 제작돼 3진법 반도체의 상용화 가능성까지 보여줬다는 것에 큰 의미가 있다”고 했다.

이어 “기존 2진법 시스템 위주의 반도체 공정에서 3진법 시스템으로 메모리 및 시스템 반도체의 공정·소자·설계 전 분야에 걸쳐 미래 반도체 패러다임 변화를 선도할 것”이라고 말했다.

또 3진법 반도체가 4차 산업혁명의 핵심인 AI, 자율주행, 사물인터넷, 바이오칩, 로봇 등 기술발전에 있어 파급 효과를 가져올 것이라 내다봤다.
 
이와 관련 삼성전자는 2017년 9월부터 김경록 교수팀 연구를 지원하고 파운드리 사업부 팹(FAB)에서 미세공정으로 3진법 반도체 구현을 검증하고 있다.