성균관대 박진홍 교수팀, ‘3진법’ 이해하는 초절전 반도체 소자 개발
3진법에 기반해 동작하는 초절전형 2차원 반도체 소자.한국연구재단 제공
미래창조과학부는 성균관대 박진홍 교수팀이 3진법을 이용해 대용량 정보처리가 가능한 차세대 초절전 반도체 소자를 개발했다고 24일 밝혔다.
2진법을 이용하는 기존의 컴퓨터는 대용량 정보처리를 위해 수많은 소자와 배선이 집적돼야 하며, 이로 인해 전력소모와 발열량이 굉장히 크다.
반면 3진법을 이해하는 컴퓨터는 2진법 컴퓨터의 60%에 해당하는 소자만으로도 동일한 기능을 수행할 수 있어 반도체칩의 소형화, 저전력화, 고속화가 가능하다.
이 때문에 최근 소모 전력을 줄이고 대용량의 정보처리가 가능한 다치논리회로 연구가 활발히 진행되고 있다.
연구팀은 2차원 반도체인 흑린과 이황화레늄(ReS2)을 간단히 수직으로 쌓아 부성미분저항 특성을 갖는 전자소자를 제작했다.
부성미분저항 특성소자에서는 전압의 크기가 증가해도 전류가 감소하기 때문에 전압-전류 특성곡선이 알파벳 ‘N’의 모양으로 나타나 마치 여러 개의 문턱전압을 갖는 다이오드 특성을 보인다.
연구팀은 이런 특성을 이용해 2차원 물질 기반 부성미분저항 특성 소자와 p형 트랜지스터 2개의 소자로 3개의 논리상태(‘0’, ‘1’, ‘2’)를 갖는 3진 인버터 회로를 구현해냈다.
이 소자는 상온(27도)에서 약 4.2 이상의 높은 피크-밸리 전류비(가자오 높은 전류와 가장 낮은 전류의 비율)를 보였다.
박진홍 교수는 “새로운 패러다임의 3진법 소자 기존보다 빨라지고 소형화될 수 있는 가능성을 열었다. 향후 알파고와 같은 빅데이터 정보처리가 필요한 프로그램을 지원하는 초절전형 소자의 초석이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 11월7자에 게재됐다.
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