KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, 차세대 반도체 수명·성능 되살리는 기술 개발

  • 맑음추풍령13.5℃
  • 맑음서청주19.6℃
  • 맑음광주19.7℃
  • 맑음고창16.9℃
  • 맑음진주14.1℃
  • 맑음속초14.6℃
  • 맑음서산16.3℃
  • 구름많음경주시16.8℃
  • 맑음보은18.3℃
  • 맑음목포17.4℃
  • 맑음이천21.3℃
  • 맑음북부산17.6℃
  • 맑음영광군16.0℃
  • 맑음부여16.1℃
  • 맑음성산18.2℃
  • 맑음서울22.3℃
  • 맑음장흥15.9℃
  • 맑음전주18.4℃
  • 맑음대전20.9℃
  • 맑음흑산도14.1℃
  • 맑음정읍17.6℃
  • 맑음임실15.9℃
  • 맑음해남16.8℃
  • 맑음북춘천16.6℃
  • 맑음동두천18.8℃
  • 맑음부산17.0℃
  • 맑음고창군16.5℃
  • 맑음파주17.2℃
  • 흐림영천16.7℃
  • 맑음보령14.9℃
  • 맑음서귀포19.2℃
  • 맑음대관령6.0℃
  • 맑음거창14.2℃
  • 맑음구미15.4℃
  • 맑음거제16.8℃
  • 맑음대구17.4℃
  • 맑음의령군14.2℃
  • 맑음여수17.7℃
  • 맑음태백9.7℃
  • 맑음상주16.9℃
  • 맑음철원17.2℃
  • 맑음강화17.9℃
  • 맑음정선군12.0℃
  • 맑음인제13.0℃
  • 맑음동해15.8℃
  • 맑음양평19.6℃
  • 맑음순창군16.9℃
  • 맑음강릉15.4℃
  • 맑음순천13.2℃
  • 맑음고산17.1℃
  • 맑음천안17.4℃
  • 맑음원주21.5℃
  • 맑음장수13.4℃
  • 맑음남해16.3℃
  • 맑음광양시17.6℃
  • 박무홍성18.1℃
  • 맑음영주13.4℃
  • 맑음안동15.3℃
  • 맑음진도군14.6℃
  • 맑음남원16.8℃
  • 흐림울산15.4℃
  • 맑음고흥14.7℃
  • 맑음함양군13.9℃
  • 맑음부안17.2℃
  • 맑음산청15.4℃
  • 흐림울릉도14.0℃
  • 흐림울진16.3℃
  • 맑음완도16.8℃
  • 맑음북창원18.1℃
  • 맑음금산16.4℃
  • 흐림포항17.1℃
  • 맑음백령도15.3℃
  • 맑음제주18.5℃
  • 맑음보성군14.7℃
  • 맑음제천14.8℃
  • 맑음수원19.9℃
  • 맑음홍천18.0℃
  • 맑음밀양15.8℃
  • 맑음강진군16.5℃
  • 맑음영월15.5℃
  • 맑음의성13.0℃
  • 맑음청송군11.5℃
  • 맑음봉화11.1℃
  • 맑음군산15.7℃
  • 흐림영덕15.6℃
  • 맑음양산시18.2℃
  • 맑음춘천17.6℃
  • 맑음청주21.8℃
  • 맑음김해시17.0℃
  • 맑음충주17.4℃
  • 맑음창원18.6℃
  • 맑음세종18.2℃
  • 맑음합천15.3℃
  • 맑음북강릉13.6℃
  • 맑음통영17.1℃
  • 맑음인천18.6℃
  • 맑음문경14.9℃

포스텍 연구팀, 차세대 반도체 수명·성능 되살리는 기술 개발

장영태 기자
기사승인 : 2025-07-11 09:23:45
연구 성과 '전기전자공학자협회(IEEE) 전자 소자 학회 저널' 게재

포스텍 반도체공학과 이장식 교수 연구팀이 오래 사용해 성능이 떨어지는 '피로 현상'을 겪는 반도체 부품을 다시 원래 상태로 되돌리는 혁신적인 기술을 개발했다. 이번 연구는 'IEEE(전기전자공학자협회) 전자 소자 학회 저널'에 게재됐다.

 

▲ 포스텍 반도체공학과 이장식 교수. [포스텍 제공]

  

11일 포스텍에 따르면 강유전체 메모리는 빠른 속도와 비휘발성을 동시에 갖춘 차세대 메모리 기술로 주목받고 있다. 그러나 반복적인 동작에 따라 메모리 기능이 저하되는 '피로 현상'이 상용화를 가로막는 난제로 남아 있었다.

 

이는 반도체가 마치 사람처럼 '피로'를 느끼기 때문이다. 반도체의 피로 현상은 전자기기 성능 저하의 주요 원인으로, 이를 해결하는 것은 반도체 업계의 오랜 숙제였다.

 

연구팀은 반도체의 핵심 부품인 '강유전체 커패시터(전기를 저장하는 장치)'에서 일어나는 미세한 변화에 주목했다. 이 부품 안에는 원자 수준의 작은 '산소 빈자리'가 있는데, 이것이 반도체 피로 현상의 핵심 열쇠였다.

 

▲ 하프늄 기반 강유전체(HZO) 캐패시터 소자의 세 가지 상태 변화의 모식도. [포스텍 제공]

 

산소 빈자리는 양(+)전하를 띠고 있어 반도체를 오래 사용하면 이들이 중앙으로 몰리게 된다. 마치 사람이 피곤할 때 특정 부위에 통증이 몰리듯 산소 빈자리가 한곳에 뭉치면 반도체의 성능이 점차 떨어지게 된다.

 

주목할 점은 이 '피로 상태'에 있는 반도체에 순간적으로 높은 전압을 걸어주면 반도체 내부 구조가 재정렬되면서 산소 빈자리가 다시 중성 상태로 바뀌고 고르게 분산된다는 것이다. 이 과정을 통해 반도체는 마치 새것처럼 성능을 회복하게 되는데, 연구팀은 이러한 현상을 '회복 상태'라고 명명했다.

 

이 기술을 활용하면 반도체 소자를 더 오래 쓰면서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다. 특히 빠른 동작 속도와 신뢰성이 생명인 인공지능, 자율주행차, 사물인터넷 기기 등 첨단 기술 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

 

이장식 교수는 "이번 성과가 강유전체 소재를 이용한 차세대 반도체 개발에 중요한 이정표가 될 것"이라고 말했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]