김경록 UNIST 교수(전기전자컴퓨터공학부)가 전력 소모는 적고 속도는 빠른 실리콘 기반 반도체 소자 기술을 개발했다. 이 기술은 반도체 소자로 널리 사용 중인 실리콘을 기반으로 해 상용화가 쉽다.
기존 실리콘 기반 반도체 소자는 가격이 저렴하고 소형화도 쉽다. 하지만 화합물 반도체에 비해 전자 이동성이 낮아 상대적으로 성능이 떨어진다. 화합물 기반 반도체 소자는 성능은 우수하지만 가격이 비싸고 전력소모가 크다.
김 교수는 두 소자 장점을 취하면서 단점은 개선한 실리콘 기반 ‘초고성능 극저전력 반도체 소자 기술’을 개발했다.
김 교수는 전자를 도핑한 실리콘게르마늄층(이하 SiGe층)을 소자 내부에 삽입했다. 삽입한 SiGe층은 전자를 공급해 전자이동도를 높이고 기생 저항을 최소화해 전류 구동을 극대화했다. SiGe층 두께를 최적화해 누설되는 전류를 억제했다.
실험 결과 실리콘 기반 소자보다 5배 이상 뛰어난 전자이동도를 나타냈고 전력소모는 화합물 기반 소자 대비 1000분의 1 수준으로 낮았다.
이 기술은 값비싼 화합물 기반 반도체 소자를 대체할 수 있는 원천기술로 평가되고 있다. 실리콘을 기반 소재로 사용해 상용화 가능성이 높고 이에 따른 경제적 파급효과도 높을 것으로 전망된다.
김 교수는 “세계 처음으로 초고성능과 극저전력 특성을 동시에 확보한 실리콘 기반 반도체 소자다. 삼성, 인텔 등 반도체 산업체 메인 소자 플랫폼에 적용하면 기존 실리콘 반도체 칩 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있다”고 말했다.
이 연구는 미래창조과학부 미래융합파이어니어사업 지원을 받아 수행한 것이다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
