안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
전기·전자
Q. 차세대 메모리 소자의 개발 방향에 대해서
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.우리나라의 차세대 메모리 소자 개발은 기존 메모리 기술의 한계를 극복하고 새로운 시장 수요에 대응하기 위한 방향으로 진행될 것으로 예상됩니다. 특히, DRAM과 NAND 플래시의 성능을 더욱 향상시키는 동시에 비휘발성 메모리(NVM) 기술이 주요 개발 축으로 자리 잡을 것입니다. 대표적으로 차세대 메모리로 꼽히는 MRAM, PRAM, ReRAM은 높은 속도, 낮은 전력 소비, 내구성을 동시에 갖춘 기술로, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 자율주행 등 첨단 산업의 요구를 충족시킬 잠재력을 지니고 있습니다. 또한, 기존 2D NAND를 3D 구조로 전환해 용량을 극대화하거나 DRAM의 미세 공정을 지속적으로 발전시키는 연구도 병행될 것입니다. 차세대 메모리 기술은 데이터 처리 속도와 에너지 효율을 최적화하는 데 초점을 맞추며, 메모리와 프로세서를 통합하는 PIM(Processing-In-Memory) 기술과 같은 혁신적 접근도 주목받을 전망입니다. 이를 통해 한국은 메모리 반도체 분야에서 글로벌 경쟁력을 계속 강화할 가능성이 큽니다.
전기·전자
Q. 차세대 전자소자에서 더 높은 성능을 얻기 위한 새로운 제조 기술
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.차세대 전자소자의 높은 성능을 위해 주요한 제조 기술로는 EUV(극자외선) 리소그래피와 3D 집적 기술이 있습니다. EUV 리소그래피는 기존 광학 리소그래피의 한계를 극복하며, 7nm 이하 공정에서도 높은 정밀도를 제공합니다. 또한, 3D NAND와 같은 3D 집적 기술은 소자를 수직으로 쌓아 공간 효율성을 극대화하며, 성능과 저장 용량을 동시에 향상시킵니다. 미세 공정의 한계를 넘어서는 기술로는 트랜지스터의 구조적 혁신이 포함되며, 핀펫(FinFET)에서 게이트 올 어라운드(GAA) 구조로의 전환은 전류 누설을 줄이고 전기적 특성을 개선합니다. 또한, 2차원 반도체 재료인 그래핀과 이황화몰리브덴(MoS2)의 활용은 초고속 전자 이동도와 투명성을 제공해 차세대 소자로 주목받고 있습니다. 나노프린팅과 원자층 증착(ALD) 기술도 고정밀 박막 형성과 균일한 소자 제작에 핵심적이며, 이를 통해 미세 공정의 물리적 한계를 극복할 가능성을 열고 있습니다.
전기·전자
Q. 특정 소자 구조에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 공정 기술에 대해서
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.반도체 소자의 미세화로 인해 전하 이동 효율성이 저하되는 문제를 해결하기 위해서는 고이동도 재료와 정밀 공정 기술이 필수적입니다. 예를 들어, 실리콘 대신 실리콘 카바이드(SiC)나 갈륨 나이트라이드(GaN)와 같은 와이드 밴드갭 재료를 사용하면 전자 이동도를 개선하고 고전압 환경에서의 성능을 높일 수 있습니다. 또한, 고-K 유전체와 메탈 게이트 공정을 도입하여 게이트 누설 전류를 줄이고 전하 제어를 강화할 수 있습니다. 고비율의 불순물이 포함된 반도체 재료에서는 전기적 특성을 제어하기 위해 이온 주입 기술과 열처리 공정이 활용됩니다. 이온 주입은 특정 영역에 도핑 농도를 정밀히 조절하여 원하는 전기적 특성을 구현하며, 열처리는 도핑된 원소를 활성화하고 격자 결함을 복구하는 데 사용됩니다. 또한, 화학적 증착(CVD) 및 원자층 증착(ALD)을 통해 균일한 박막을 형성해 소자 성능을 최적화할 수 있습니다. 이 외에도 유전체-반도체 계면 특성을 개선하기 위해 표면 패시베이션 기술과 낮은 결함 밀도를 가진 계면 구조 설계가 필수적입니다.
전기·전자
Q. 소형 전자기기에서 방사선에 강한 전자소자 설계에 대해 질문드립니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.소형 전자기기에서 방사선에 강한 전자소자를 설계하려면 방사선의 영향을 최소화하는 재료와 기술이 필요합니다. 우선, 재료 측면에서는 고내구성과 방사선 저항성이 뛰어난 실리콘 카바이드(SiC)나 갈륨 나이트라이드(GaN) 같은 와이드 밴드갭 반도체가 주요 후보입니다. 이들 재료는 높은 전자 이동도와 전기적 안정성을 제공하며 방사선으로 인한 손상 복구 능력이 우수합니다. 설계 기술에서는 방사선으로 인한 전하 축적과 소자 손상을 줄이기 위해 트랜지스터 크기를 최적화하고, 전하 트랩을 방지하는 패시베이션 층을 강화하는 것이 중요합니다. 또한, 에러를 탐지하고 수정하는 방사선 경감 알고리즘을 설계해 신뢰성을 높이는 방법도 사용됩니다. 소자 수준에서는 트리플 모듈 리던던시(TMR)와 같은 이중화 기술이 방사선으로 인한 오류를 줄이는 데 효과적이며, 이러한 기술들은 방사선이 강한 우주 환경이나 핵 관련 응용 분야에서도 안정적으로 작동하는 소형 전자기기 개발에 필수적입니다.
전기·전자
Q. HDD와 SSD를 어떻게 대체할 수 있을까요?
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.HDD와 SSD를 대체할 자기장 기반 데이터 저장 기술로는 MRAM(Magnetic Random Access Memory)와 같은 스핀트로닉스 기술이 주목받고 있습니다. MRAM은 자기저항 효과를 활용해 데이터를 저장하며, 비휘발성 메모리로 전원이 꺼져도 데이터가 유지되고 높은 속도와 내구성을 제공합니다. HDD와 비교해 MRAM은 기계적 부품이 없어 충격에 강하며, SSD와 비교해 쓰기 속도와 내구성이 뛰어나며 전력 소모가 적습니다. 또 다른 가능성으로는 자기 결합 공명을 이용한 데이터 저장 기술이 연구되고 있으며, 초고속 처리와 높은 데이터 밀도를 가능하게 합니다. 그러나 아직 대규모 상용화를 위해 비용 절감과 생산 공정 개선이 필요하며, 기존 저장 장치의 대체보다는 고성능 저전력 응용 분야에서 보완적인 역할로 시작될 가능성이 높습니다. 이러한 기술은 향후 데이터 저장 장치의 패러다임을 바꿀 잠재력을 가지고 있습니다.