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[IT뉴스]반도체, 얼마나 더 작게 만들 수 있을까

온카뱅크관리자

2026-06-14 12:07:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST 연구팀, 원자 수준 예측 기술 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="yaGd411yh6">
          <p contents-hash="9a866e66ef30514a0ddf5c709e52b04aef9e1fe86a929e98e0882f98efae1a5c" dmcf-pid="WNHJ8ttWl8" dmcf-ptype="general">[아이뉴스24 정종오 기자] 삼성전자와 TSMC가‘2nm(나노미터·10억분의 1미터) 공정’경쟁에 나서고 있는데 실제 반도체 칩의 핵심 소자인 트랜지스터의 크기는 아직 10nm 이상이다. 얼마만큼 더 작아질 수 있는지 원자 수준의 계산을 통해 그 한계를 예측하는 기술이 나왔다.</p>
          <p contents-hash="6355b84ffc2e5dfb245eff449bf21b79baf026225611031e717c5eeedef7f2f4" dmcf-pid="YjXi6FFYC4" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 전기및전자공학부 김용훈 교수 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 차세대 반도체 소자 개발의 핵심적 난관인 트랜지스터 미세화의 한계를 분석, 예측할 수 있는 전산 설계 기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="1e768dae96077dfff2ea671a00bbc376d791cdd2d36e57f6f9a7a24bf4e6b69e" dmcf-pid="GgYef55TSf" dmcf-ptype="general">트랜지스터는 전류를 켜고 끄는 초소형 스위치이다. 스마트폰, 인공지능 컴퓨터 등을 구동하는 반도체 칩의 성능과 전력 효율을 결정하는 핵심 부품이다. 반도체 업계는 더 높은 성능과 낮은 전력 소모를 구현하기 위해 트랜지스터를 지속적으로 작게 만들어 왔다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d52ce3076b999d36277e7abb95dc5ee1fbcd311249e6b0d90e947bb89f25e6a4" dmcf-pid="HaGd411yTV" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="국내 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 차세대 반도체 소자 개발의 핵심적 난관인 트랜지스터 미세화의 한계를 분석, 예측할 수 있는 전산 설계 기술을 개발했다. [사진=KAIST]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/14/inews24/20260614120203807ufar.jpg" data-org-width="580" dmcf-mid="QBs2UllwlQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/14/inews24/20260614120203807ufar.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            국내 연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션을 활용해 차세대 반도체 소자 개발의 핵심적 난관인 트랜지스터 미세화의 한계를 분석, 예측할 수 있는 전산 설계 기술을 개발했다. [사진=KAIST]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="6527bc8678a7daa7edce32561a71e70bb27854e530f9c83173f39d48e7b207ae" dmcf-pid="XNHJ8ttWv2" dmcf-ptype="general">크기가 지나치게 작아지면 양자터널링(전자가 원래 통과할 수 없는 에너지 장벽을 뚫고 지나가는 양자역학적 현상)이 발생해 전류 제어가 어려워진다. 이 때문에 차세대 반도체 개발에서는 양자터널링의 한계 내에서 트랜지스터를 얼마나 더 작게 만들 수 있는지를 파악하는 것이 중요한 과제이다.</p>
          <p contents-hash="8df7dda5d65a5ac5d21338d880f991c7fe16ceaf47f6017ef66000c4f5f47156" dmcf-pid="ZjXi6FFYS9" dmcf-ptype="general">실험적으로 트랜지스터의 미세화 한계를 직접 확인하기는 사실상 불가능하다. 현재의 기술로는 금속 전극과 반도체가 만나는 접촉부를 원자 수준에서 정밀하게 조절하고 정량적으로 분석하기 어렵기 때문이다.</p>
          <p contents-hash="0f04c426101d737d1947314bad24cee662e3b30602afde4f4c781284f9a22957" dmcf-pid="5AZnP33GTK" dmcf-ptype="general">연구팀은 원자와 전자의 움직임을 기본 물리 법칙만으로 계산하는 제1원리 계산(실험 데이터 없이 물질의 성질을 계산하는 방법)을 활용해 이 문제를 해결했다. 연구팀은 금속 전극과 반도체가 만나는 부분에서 발생하는 복잡한 양자 현상을 정밀하게 분석할 수 있는 다공간 밀도범함구론이라는 새로운 이론-계산 체계를 직접 개발해 보고한 바 있다.</p>
          <p contents-hash="e8f8dd417c90ed621ed2dc6598d3079b076b0cbc434358dbc7ed8c87770823bf" dmcf-pid="1c5LQ00Hvb" dmcf-ptype="general">이번 연구에서는 이를 기반으로 접촉저항(금속 전극과 반도체가 만나는 부분에서 발생하는 전류 흐름의 저항)과 양자터널링 한계(전자가 새어 들어가 전류 제어가 어려워지는 최소 길이)를 원자 수준에서 예측할 수 있는 전산 설계 플랫폼을 구축했다. 실제 반도체를 제작하기 전에 컴퓨터 시뮬레이션만으로 소자의 성능과 한계를 예측할 수 있다는 의미다.</p>
          <p contents-hash="2de4dba377fb2d847aad5cbc5c2f6b7c01277c93c7794d46fab156b1475af00b" dmcf-pid="tk1oxppXvB" dmcf-ptype="general">김용훈 교수는 “이번 연구는 차세대 트랜지스터가 어디까지 작아질 수 있는지를 규정할 새로운 물리적 기준을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “실험적으로 확인하기 어려운 10nm 이하 영역의 양자역학적 현상을 계산으로 분석해 차세대 트랜지스터 설계에 활용할 수 있는 길을 열었다”고 말했다.</p>
          <p contents-hash="da6007d880608993aa2c83975225163d5185029220b346b1e3f7dc35cfae9018" dmcf-pid="FEtgMUUZSq" dmcf-ptype="general">김태형 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구(논문명: Ab initio transfer length method simulations of tunneling limits in 2D semiconductors)는 계산 분야의 국제학술지 ‘네이처 파트너 저널 npj Computational Materials'에 5월 28일자 온라인판에 실렸다.</p>
          <address contents-hash="8d70d97d1e49502ed60d80b8d0970216b8c791b990322ea2c6974904033356ff" dmcf-pid="3DFaRuu5yz" dmcf-ptype="general">/정종오 기자<a href="mailto:ikokid@inews24.com" target="_blank">(ikokid@inews24.com)</a>
</address>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아이뉴스24. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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