전자 1개로 반도체회로 ON-OFF

전자 하나로 켜고 끌 수 있는 반도체 회로가 국내에서 처음 개발됐다.

충북대 물리학과 최중범(사진) 교수는 16일 전자 1개로 소자를 동작시킬 수 있는 ‘단전자 소자(SET)’ 기술을 이용해 반도체에 들어가는 핵심 논리회로를 만드는 데 성공했다고 밝혔다.

전자 1개로 켜고 끄는 단순한 회로는 이미 2003년 한일 공동연구팀이 개발했지만 복잡한 연산을 수행하는 논리회로가 개발된 것은 이번이 처음이다.

최 교수팀이 개발한 회로는 반도체에 들어가는 4가지 논리회로 가운데 낸드(NAND)와 노어(NOR) 2종류.

기존 반도체가 1비트(0과 1로 표현되는 정보의 최소 단위)를 처리하기 위해 통상 1만∼100만 개의 전자를 쓰는 데 비해 전자 단 1개만을 사용한다.

이들 회로는 또 ‘0’과 ‘1’ 신호에만 동작하는 기존의 회로와 달리 0, 1, 2, 3 등 다양한 값을 받아 처리할 수 있다. 이는 하나의 회로로 여러 가지 복잡한 계산 수행이 가능하다는 뜻.

최 교수는 “회로에서 움직이는 전자 수가 적어 트랜지스터 1개가 소모하는 전력도 밀리와트 수준에서 마이크로와트로 내려간다”며 “손톱만 한 크기에 트랜지스터 1조 개를 집적한 차세대 테라급 반도체 소자 개발에 핵심 기술로 사용될 수 있다”고 말했다.

이 연구 결과는 7월 오스트리아 빈에서 열린 ‘국제반도체물리학술대회’와 9월 일본 요코하마에서 열린 ‘국제고체나노소자학술대회’에서 발표됐으며 현재 국내외에 특허 7건이 출원된 상태다.

이번 연구는 과학기술부가 추진하고 있는 테라급 나노소자개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

박근태 동아사이언스 기자 kunta@donga.com