미국과 중국, 한국과 일본 등 반도체를 둘러싼 주요국들의 경쟁이 치열한 가운데 국내 연구진의 ‘기술 낭보’가 전해졌다.

  
    17일 삼성전자에 따르면 울산과학기술원(UNIST) 전기·전자·컴퓨터공학부 김경록 교수 연구팀은 초절전 ‘3진법 금속-산화막-반도체(Ternary Metal-Oxide-Semiconductor)’를 세계 최초로 큰 면적의 실리콘 웨이퍼에서 구현하는 데 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 지난 15일(영국 현지시각) 세계적인 학술지 『네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)』에 발표됐다. 삼성전자는 이번 연구를 2017년 9월 삼성 미래기술육성사업 지정 테마로 선정해 지원해 왔다. 

지금의 2진법 반도체와 달리 0, 1, 2 값으로 정보를 처리하는 3진법 반도체의 가장 큰 장점은 처리 속도가 빠르다는 점이다. 예를 들어 반도체에서 숫자 128을 표현하려면 2진법으로는 8개의 비트(2진법 단위)가 필요하지만 3진법으로는 5개의 트리트(3진법 단위)만 있으면 저장할 수 있다. 삼성전자는 “3진법 반도체는 처리해야 할 정보의 양이 줄어 계산 속도가 빠르고 소비전력도 적고, 반도체 칩 소형화에도 강점이 있다”고 설명했다. 3진법 반도체 개념은 예전부터 있었지만 큰 면적 웨이퍼의 기존 2진법 반도체 제조 공정에서 3진법 반도체를 만드는 기술을 구현한 것은 김 교수 연구팀이 세계 최초다. 상용화 가능성을 한층 높인 셈이다. 연구진은 수율 등을 고려하면 상용화까진 5년 정도가 걸릴 것으로 봤다. 

세계 반도체 업계는 4차 산업혁명 시대의 핵심인 인공지능(AI), 자율주행, 사물인터넷에 적합한 고성능 반도체를 만드는 기술 경쟁이 한창이다. 크기가 작으면서 처리 속도는 빠르고 성능을 높일수록 증가하는 소비 전력을 줄이는 게 고성능 반도체가 풀어야 할 숙제다. 

이번에 개발한 3진법 반도체는 이런 숙제들에 대한 실마리를 제공하고 있다는 평가다. 집적도와 속도를 향상했고, 누설 전류(버려지는 전류)도 줄였다. 김경록 교수는 “기존 2진법 시스템 위주의 반도체 공정에서 3진법 시스템으로 메모리·시스템 반도체의 공정·소자·설계 전 분야에 걸쳐 미래 반도체 패러다임 변화를 선도할 것”이라고 말했다. 이어 “3진법 반도체는 향후 AI·자율주행·사물인터넷·바이오칩·로봇 등의 기술발전에 있어 큰 파급 효과가 있을 것”이라고 기대했다.  
삼성 미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구를 지원하는 1조5000억원 규모의 프로젝트다. 2013년부터 10년 동안 진행하며 지금까지 532개 과제에 6826억원을 지원했다.