100배 빠른 컴퓨터…삼성이 만들 수 있다

삼성, 새로운 트랜지스터 구조 개발 성공

(왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 정현종 전문연구원, 박성준 전문연구원이 새로 개발한 그래핀 소자가 적용된 웨이퍼와 그래핀 구조 모형을 들고 있다.
(왼쪽부터) 삼성전자 종합기술원 정현종 전문연구원, 박성준 전문연구원이 새로 개발한 그래핀 소자가 적용된 웨이퍼와 그래핀 구조 모형을 들고 있다.

삼성전자 종합기술원이 `꿈의 신소재`로 불리는 그래핀을 활용한 새로운 트랜지스터 구조 개발에 성공했다. 그래핀 트랜지스터 상용화 과정 중 가장 큰 걸림돌을 해결한 것으로 평가하고 있다.

삼성전자 종합기술원(원장 김기남)은 사이언스지 온라인판에 그래핀을 활용한 새로운 트랜지스터 구조 연구가 게재됐다고 18일 밝혔다.

이번 연구는 기존 실리콘의 한계를 극복하고 미래 트랜지스터 개발 가능성을 한 단계 높인 것으로 평가되고 있다. 특히 기존 그래핀 소자 연구의 최대 난제 중 하나였던 대기전력 소모 문제를 해결한 것에 의의를 두고 있다. 기존 실리콘 트랜지스터와 전혀 다른 새로운 소자 구조를 개발함으로써 그래핀 소자의 응용 가능성을 높였다는 것이 종기원 측 설명이다.

그래핀은 전자 이동도가 높아 실리콘 대체 물질로 각광받아 왔으나 금속성 때문에 전류를 차단할 수 없는 문제점이 있어 대기전력 소모 문제가 걸림돌로 지적돼 왔다. 또 그래핀을 반도체화 하는 과정에서 이동도가 급감해 반도체 성능이 저하되는 문제도 제기돼 왔다.

삼성 종기원은 새로운 동작원리를 적용해 그래핀 자체를 변화시키지 않으면서 전류를 차단할 수 있는 소자를 개발했다. 종기원은 새로운 소자 명칭을 `배리스터`(Barristor)로 정했으며 그래핀 트랜지스터의 동작 방식 및 구조 관련 핵심 특허 9건을 확보했다.

새로운 그래핀 트랜지스터는 PC뿐만 아니라 차세대 디스플레이, 고용량 전지, 모바일 등 고성능이 필요한 새로운 산업 분야에 다양하게 적용될 것으로 종기원 측은 내다봤다.

이번 연구를 주도한 박성준 전문연구원은 “현재 수준에서 새로운 그래핀 트랜지스터는 기존 실리콘 대비 약 30배 가량 성능이 높지만 최대 100배까지 끌어올리려 한다”며 “10나노미터급 반도체 상용화를 앞당기는데 주효한 역할을 할 수 있다”고 말했다.

세계 반도체 학계에서는 상용화된 20나노미터 반도체에 이어 오는 2015년경 15나노급 제품이 선보일 것으로 보고 있다. 2020년을 전후로 그래핀 트랜지스터가 상용화되면 10나노급 제품 상용화가 실현될 것으로 예측하고 있다.

배옥진기자 withok@etnews.com