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POSTECH 이병훈 교수팀, 반양극성 스위치 신소자 이용해 삼진 회로 구현

박영재 기자 | 기사입력 2022/07/18 [10:20]

POSTECH 이병훈 교수팀, 반양극성 스위치 신소자 이용해 삼진 회로 구현

박영재 기자 | 입력 : 2022/07/18 [10:20]

【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=최근 POSTECH 연구팀이 기하급수적으로 늘어나는 반도체 칩의 전력 소모를 줄일 가능성을 열었다.

 

▲ ZnO-DNTT 반양극성 스위치 소자의 모식도(왼쪽 위), 반양극성 스위치 소자의 단면 투과 주사 현미경(TEM) 이미지(왼쪽 아래), 반양극성 스위치의 전기적 특성(오른쪽)  © 포스텍


POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 전자전기공학과 이병훈·강석형 교수· 박사과정 이용수 씨 연구팀은 적은 전력으로도 우수한 성능을 보이는 삼진 로직 회로(Ternary logic circuit)에 필요한 원천소자기술을 개발하는 데 성공해 국제 학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’에 최근 게재됐다고 18일 밝혔다.

 

삼진 로직 회로는 0과 1로 동작하는 기존의 이진 회로와 달리, 0, 1, 2로 동작하는 회로다. 처리할 수 있는 정보의 양이 늘어날 뿐만 아니라, 이진 회로보다 필요한 소자 수가 적어 전력 소모 또한 줄어들 것으로 여겨졌다. 다만, 회로의 구조적인 문제로 정보처리 과정에서 누설전류가 생겨 실제로는 여전히 전력 소모가 컸다.

 

연구팀은 특정 전압 영역에서만 전도성을 띠는 반양극성(Anti-Ambipolar) 스위칭 소자를 개발, 삼진 회로의 누설전류 문제를 해결했다.

 

반양극성 스위칭 소자를 이용한 삼진 회로는 누설 전류가 거의 발생하지 않았으며 0.15마이크로와트(μW, 1μW=100만분의 1W)의 적은 전력으로도 탁월한 성능을 보였다. 이 전력량은 다른 삼진 회로에서 필요했던 전력량의 7분의 1에 불과하다.

 

이번에 개발된 소자는 전원 전류비(Peak-to-Valley Ratio)가 106로 우수할 뿐 아니라, 칩 단위의 대면적 공정이 가능하고 안정적이고 균일하게 동작하여 삼진 회로의 상용화 가능성을 더욱 높였다는 게 특징이다.

 

이 연구성과는 급격히 늘어난 전력 소모로 어려움을 겪는 반도체 기술의 한계를 돌파할 수 있는 대안으로 학계의 이목을 끈다. 전력 소모를 줄임으로써 관련 산업의 경쟁력을 확보하고, 막대한 전력 사용으로 인한 환경 오염을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

 

한편, 이 연구는 한국연구재단 미래소재디스커버리사업, 차세대지능형반도체기술 개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 

POSTECH Prof. Byung-Hun Lee's team implements a ternary circuit using a new anti-polarity switch element

 

Recently, the POSTECH research team has opened up the possibility of reducing the power consumption of semiconductor chips, which is increasing exponentially.

 

  POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) The research team led by Lee Byung-hoon, Kang Seok-hyeong, and Ph.D. student Lee Byung-hoon of the Department of Electrical and Computer Engineering succeeded in developing the source element technology necessary for a ternary logic circuit that shows excellent performance with little power. It was announced on the 18th that it was recently published in the international academic journal 'ACS Nano'.

 

  A ternary logic circuit is a circuit that operates with 0, 1, and 2, unlike the conventional binary circuit that operates with 0 and 1. It was believed that not only would the amount of information that could be processed increase, but also power consumption would be reduced because the number of elements required compared to a binary circuit would be reduced. However, due to the structural problem of the circuit, leakage current occurred during the information processing process, and power consumption was still large in reality.

 

  The research team solved the problem of leakage current in the ternary circuit by developing an anti-ambipolar switching device that conducts only in a specific voltage region.

 

   The ternary circuit using a semi-polarity switching element produced almost no leakage current and showed excellent performance even with as little power as 0.15 microwatts (μW, 1 μW = 1 millionth of W). This amount of power is only one-seventh the amount of power required by other ternary circuits.

 

  The device developed this time has excellent power supply current ratio (Peak-to-Valley Ratio) of 106, as well as large-area processing in a chip unit and stable and uniform operation, further enhancing the commercialization potential of ternary circuits. to be.

 

  This research result is drawing attention from academia as an alternative that can break through the limitations of semiconductor technology, which is suffering from rapidly increased power consumption. By reducing power consumption, it is expected that the competitiveness of related industries will be secured and environmental pollution caused by the use of enormous power will be reduced.

 

  Meanwhile, this research was carried out with support from the National Research Foundation's Future Materials Discovery Project and the Next Generation Intelligent Semiconductor Technology Development Project.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
 
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