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3진법 가능한 초절전 반도체 소자 및 회로 기술 개발 성공

성균관대학교 박진홍 교수, 미래형 반도체 연구 지평 넓혀

[산업일보]
인공지능(AI) 프로그램 ‘알파고’는 이세돌 9단과의 대결 이후 1년 만에 세계랭킹 1위인 중국의 커제 9단에게 완승을 거뒀다. 단순한 반복 학습에서 벗어나 스스로 다양한 상황을 만들어 연습한 결과였다. 하지만 컴퓨터가 스스로 방대한 데이터를 분석해 미래를 예측하는 머신 러닝 기능을 활성화하려면 그만큼 방대한 전력이 필요하다. 알파고 하나의 소모 전력은 대략 170kW로 추정된다. 기술의 발달로 AI 활용이 많아지면 이에 따른 전력 사용량도 급증하게 된다.

3진법 가능한 초절전 반도체 소자 및 회로 기술 개발 성공
부성미분저항(NDR) 현상 기반 다진법 소자/회로 연구

과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이하 ‘연구재단’)은 성균관대학교 전기전자공학부 박진홍 교수가 3진법을 구현하는 새로운 개념의 초절전 반도체 소자와 회로 기술을 개발해 미래형 반도체 연구의 지평을 넓힌 점을 높게 평가, 10월 과학기술인상으로 선정했다.

최근 빠른 처리 속도와 많은 전력 소모가 필요한 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 인공지능(AI) 기술이 빠르게 보급·확산됨에 따라 처리 능력은 높이고 전력 소모는 줄인 고성능 초절전 하드웨어의 개발이 더욱 필요해지고 있다.

3진법 가능한 초절전 반도체 소자 및 회로 기술 개발 성공
성균관대 박진홍 교수는 ‘0’과 ‘1’ 두 개(2진법) 디지털 신호 조합을 전송하는 기존 컴퓨터 처리기술의 한계를 넘어, 보다 적은 전력 소모로 더 높은 성능을 발휘할 수 있는 다진법 소자 및 회로 기술을 개발해 우리나라 반도체 기술개발 역량을 크게 향상시켰다.

박진홍 교수가 개발한 기술은 서로 다른 소재의 수직 결합, 독특한 전류적 성질, 새로운 회로구현 방식 등 기존과는 전혀 다른 독창적인 연구 성과로 반도체 소자와 회로의 새로운 연구 방향을 제시한 데 큰 의미를 갖는다.

박 교수는 표면 결함이 없고 다른 물질과 쉽게 결합하는 2차원 반데르발스 물질인 흑린(BP)과 이황화레늄(ReS2)을 도핑공정 없이 수직 결합시킴으로써 제작이 간단하면서 전압이 오르면 전류가 낮아지는 독특한 성질을 갖는 새로운 반도체 소자를 개발했다.

그래핀과 이셀레늄텅스텐(WSe2)을 수직으로 쌓아 빛과 전기신호에 동작하는 소자를 최초로 구현하는 등 기존 소자에는 없던 새로운 특성?원리를 밝혀냄으로써 초절전 소자 연구의 초석을 마련했다.

이 같은 소자의 독특한 성질을 통해 전력을 설계·조절하는 독창적인 논리 회로 구현 방식을 고안?적용해 뛰어난 성능의 초절전 3진법 전환 회로를 개발하는 등 반도체 회로 연구의 지평을 넓혀가고 있다.

박진홍 교수는 “이 기술이 미래 반도체 소자와 회로 개발에 적극 활용되길 바란다”며 “대용량 정보처리 기술에 필요한 하드웨어의 소형화·저전력화·고성능화에 기여할 것”이라고 연구의의를 설명했다.
강은영 기자 qboom@kidd.co.kr

반갑습니다. 산업부 강은영 기자입니다. 산업 관련 빅데이터(Big Data), 3D프린터, 웨어러블 기기, 가상현실(VR) 분야 등과 함께, ‘산업인 24시’, ‘동영상 뉴스’, ‘동영상 인터뷰’ 를 통해 여러분을 찾아뵙겠습니다.

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