[파이낸셜뉴스] 전자 고유의 자기적인 성질인 스핀의 손실을 에너지로 바꾸는 초처전력 정보 소자 핵심 기술이 개발됐다. 인공지능(AI) 시대 고효율 AI 반도체 소자 개발로 이어질 수 있다는 기대다. 한국과학기술연구원(KIST) 반도체기술연구단 한동수 박사 연구팀은 DGIST(대구경북과학기술원) 홍정일 교수, 연세대학교 김경환 교수 연구팀과 공동으로, 기존에는 단순한 손실로만 여겨졌던 ‘스핀 손실(spin loss)’을 자성 제어의 새로운 동력으로 활용할 수 있는 소자 원리를 개발했다고 17일 밝혔다. 스핀트로닉스는 전자의 ‘스핀’이라는 성질을 이용해 정보를 저장하고 제어하는 기술로, 기존 반도체보다 전력 소모가 적고 비휘발성이 뛰어나 초저전력 메모리, 뉴로모픽 칩, 확률 계산용 연산 소자 등 차세대 정보 처리 기술의 핵심 기반으로 주목받고 있다. 이번 연구 성과는 이러한 스핀트로닉스 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 접근법을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 공동 연구팀은 자성체 내부의 자화 방향을 외부 자극 없이 스스로 전환시키는 새로운 물리 현상을 규명했다. 자성체는 내부 자화 방향을 바꾸어 정보를 저장하거나 연산을 수행하는 차세대 정보 처리 소자의 핵심 물질이다. 예를 들어, 자화 방향이 위쪽이면 ‘1’, 아래쪽이면 ‘0’으로 인식하는 방식으로 데이터를 저장하거나 연산이 가능하다. 기존에는 자화 방향을 바꾸기 위해 많은 전류를 흘려 전자의 스핀을 자성체에 강하게 주입하는 방식을 사용했다. 그러나 이 과정에서 일부 스핀이 자성체에 도달하지 못하고 소멸되는 스핀 손실이 발생했으며, 이는 전력 낭비와 효율 저하의 주요 원인으로 여겨져 왔다. 실험을 통해 연구팀은 스핀 손실이 클수록 자화 전환에 필요한 전력이 줄어드는 역설적 현상을 입증했다. 그 결과 기존 대비 최대 3배 이상 높은 에너지 효율을 확보할 수 있고, 특수 소재나 복잡한 소자 구조 없이도 구현 가능하다는 점을 확인했다. 이번 기술은 기존 반도체 공정과 호환되는 단순한 소자 구조를 채택해 양산 가능성이 높으며, 소형화와 고집적화에도 유리하다. AI 반도체, 초저전력 메모리, 뉴로모픽 컴퓨팅, 확률 기반 연산 소자 등 다양한 분야로의 응용이 가능하다. 특히 AI·엣지 컴퓨팅용 고효율 연산 소자 개발이 본격화될 것이라는 기대다. KIST 한동수 박사는 “그동안 스핀트로닉스 분야에서는 스핀 손실을 줄이려는 데만 집중했지만, 오히려 그 손실을 에너지로 활용해 자화 전환을 유도하는 새로운 방향을 제시했다”며 “AI 시대에 필수적인 초저전력 연산 기술의 기반이 될 수 있어 초소형·저전력 AI 반도체 소자 개발을 적극 추진할 계획”이라고 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 'Nature Communications' 최신 호에 게재됐다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 큐에스아이가 장중 강세를 보이고 있다. 일본에서 한 연구팀이 기존보다 1000배 빠른 양자컴퓨팅 기술을 개발했다는 소식이 전해지며 수혜 기대감이 나타난 것으로 풀이된다. 11일 오후 1시 35분 현재 큐에스아이는 전 거래일 대비 23.42% 오른 1만1120원에 거래되고 있다. 니혼게이자이신문 등 현지 언론에 따르면 도쿄대 후루사와 아키라 교수팀 등은 NTT와 공동으로 빛을 이용해 양자컴퓨터의 계산에 사용되는 '양자 얽힘' 상태를 기존보다 1000배 이상 빠르게 생성할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구 성과는 광학 분야 국제 학술지 '네이처 포토닉스'에 게재됐다. NTT가 개발한 장치를 사용하면 양자 얽힘을 생성하는 데 필요한 빛의 펄스를 기존보다 훨씬 빠르게 만들 수 있어 기대감이 몰린다. 빛을 이용한 양자컴퓨터에서는 두 종류의 빛이 양자 얽힘이라는 특수한 상관관계를 가지도록 한 상태를 계산에 활용한다. 큐에스아이는 앞서 NTT 연구진, 경북대 김대현 전자공학부 교수팀 등과 공동으로 서브테라헤르츠(sub-THz) 대역의 6G 차세대 이동통신 시스템에 적용 가능한 세계 최고의 극초고주파 주파수 특성을 가지는 차세대 반도체 전자소자를 개발한 바 있다. 김대현 교수는 "기술 개발로 양자 컴퓨팅 활성화를 촉진하는 핵심 소재, 부품으로도 광범위하게 활용될 것으로 예상된다"고 말했다. 이 연구는 연구는 삼성미래기술육성사업과 과학정보통신부 차세대화합물반도체핵심기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다. 연구성과는 국제반도체소자학회(IEDM)에서 발표된 250편 논문 중 올해 주목할 연구 성과 16편에 선정됐다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 이가영 교수팀이 실리콘보다 성능이 뛰어난 인듐 셀레나이드(InSe) 기반의 새로운 반도체 소자를 개발했다. 기존에는 N형으로만 사용되던 인듐 셀레나이드를 N형과 P형 모두 사용할 수 있도록 만들어, 차세대 반도체 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다. 2차원 층상 구조인 인듐 셀레나이드는 N형 반도체로만 사용돼 왔다. 이는 P형 반도체 및 상보적 회로 구현에 필요한 양(P) 전하를 띄는 정공을 유도하기 어렵다는 문제 때문이다. 연구진은 인듐 셀레나이드 하부에 전극을 배치하고 금속-반도체 접합 특성을 개선함으로써, 전자와 정공이 선택적으로 흐를 수 있는 양극성 특성을 구현하는 데 성공했다. 이 기술로 양극성 다기능 트랜지스터를 만들어 테스트한 결과, N형과 P형 모두 10억 이상의 꺼짐/켜짐 비를 기록했다. 즉 켜짐 상태와 꺼짐 상태의 차이가 10억배 이상이라는 의미다. 실리콘 반도체 소자의 경우 일반적으로 1억 이하 꺼짐/켜짐 비의 단극성 구동을 띄며, N형과 P형 구동이 동시에 가능한 양극성 2차원 반도체의 경우도 N형과 P형 꺼짐/켜짐 비가 동시에 1억 이상인 경우는 없었다. 즉 실리콘 반도체 소자보다 훨씬 더 명확하게 상태를 구분한다. 이가영 교수는 "다기능 소자들은 일반적으로 복잡한 공정 과정과 구조를 요구해 제작과 집적에 어려움이 있으나, 간단한 부분 게이트 구조를 도입해 하나의 소자에서 다양한 기능을 구현할 수 있는 다기능 소자를 제작하는 데 성공했다"며, "이 기술은 공정 효율성을 높이고 회로 설계 유연성 향상에 기여할 것으로 기대된다"고 설명했다. 또한 "이번에 개발한 반도체 소자는 인듐 셀레나이드를 기반으로 한 P형 응용 가능성을 새롭게 밝혔으며, 궁극적으로는 상호보완적인 다기능 시스템으로서의 활용 가능성을 보여준다"고 덧붙였다. 한편, 이번에 개발한 반도체 소자는 KAIST 전기및전자공학부 김민수 석박통합과정, 염동주 석사과정, 석용욱 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했으며, 이 성과를 나노 물리 분야 저명 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

과학기술정보통신부가 27일 서울 엘타워에서 '반도체 미래기술 로드맵 발표회'를 갖고 14개 핵심기술을 추가해 우리가 확보해야 할 총 59개의 핵심기술을 선정했다. 과기정통부는 이 로드맵을 기반으로 반도체 소자 미세화의 한계를 극복하기 위한 차세대 반도체 소자 관련 신규사업 기획에 착수할 예정이다. 과기정통부 황판식 연구개발정책실장은 "정부는 향후에도 반도체미래기술로드맵을 지속적으로 고도화하고, 이를 기반으로 반도체 정책과 사업 기획을 전략적으로 추진하겠다"고 말했다. 반도체 미래기술 로드맵은 반도체 미래핵심기술 확보전략의 일환으로 지난해 발표했다. 과기정통부는 이번에 반도체 최신기술 동향을 반영해 14개 핵심기술을 추가해 보강했다. 주요 기술로는 반도체 소자 미세화 및 메모리 고집적화 가속화, AI 기반 신서비스 창출 및 수요기반 반도체 다변화, HBM으로 가속화된 첨단패키징, 반도체 초미세 공정기술 경쟁 등의 기술환경 변화에 따라 반도체 소자 미세화, 시스템반도체, 첨단패키징 등이다. 이에 따라 신소자 메모리, 차세대 소자 개발 부분이 10개에서 19개로 늘어났다. 또 AI, 6G, 전력, 차량용 반도체 설계 원천기술 개발은 24개에서 26개로, 초미세화 및 첨단 패키징을 위한 공정 원천기술 개발은 11개에서 14개로 확대됐다. 과기정통부 관계자는 "이 로드맵은 10년 미래핵심기술 확보 계획으로, 향후 우리나라가 반도체 우위기술 분야 초격차를 유지하고, 시스템반도체 분야에선 신격차를 확보할 수 있는 길라잡이 역할을 할 예정"이라고 말했다. 이날 로드맵 발표 이후에는 로드맵을 기반으로 반도체 소자 미세화에 대응하기 위한 차세대 신소자 발전방안에 대해 논의했다. 황 실장은 "반도체 미래기술 로드맵을 기반으로 정부와 산업계, 학계, 연구계가 국가적으로 반도체 R&D 역량을 결집하도록 노력할 것"이라고 강조했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]  시지트로닉스가 장중 강세다. 한국나노기술원이 차세대 전력반도체로 주목받고 있는 질화갈륨(GaN) 화학물반도체 에피웨이퍼 소재의 국산화 플랫폼을 구축했다는 소식이 전해지면서부터다. 21일 오후 1시 20분 현재 시지트로닉스는 전 거래일 대비 6.83% 오른 2만1000원에 거래되고 있다. 이날 관련 업계에 따르면 나노기술원은 GaN 화합물반도체 에피웨이퍼 소재 국산화 플랫폼을 구축했다고 이날 밝혔다. GaN 화합물반도체는 기존 실리콘반도체보다 2~3배 이상 큰 전압을 견딜 수 있고 고온에서도 정상 작동해 차세대 물질로 불리고 있다. 나노기술원은 반도체 소자 제조기업 시지트로닉스와 GaN 전력소자 연구과제를 공동으로 수행 중이다. 시지트로닉스에 전력반도체 제조용 6인치 'GaN on Si' 에피소재 기판을 제공해 고효율 전력변환 시스템 설계를 간소화하는 인핸스먼트 모드(E-mode) 전력반도체 소자를 최초로 구현하는 성과를 거뒀다. 나노기술원은 지난 7월 과학기술정통부 화합물반도체 분야 공공 나노 인프라 혁신사업의 일환으로 화합물반도체 에피센터 구축 사업도 수주했다. 이를 통해 앞으로 5년 내에 에피소재를 제공해 대구경 화합물반도체 소자의 국내 생태계를 조성할 계획도 세웠다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

미국 반도체 기업 엔비디아가 24일(현지시간) 시장 예상을 크게 웃도는 5∼7월(2024 회계연도 2분기) 실적 전망에 시간 외 거래에서 주가가 급등했다는 소식에 관련주로 부각된 앤씨앤(092600)이 상승세다. 엔비디아는 회계연도 2분기 매출이 110억 달러(14조5천310억원) 안팎에 이를 것으로 예상한다고 이날 밝혔다. 이는 시장정보업체 레피니티브가 집계한 월가 전망치 71억5천만 달러(9조4천451억원)를 50% 이상 웃도는 수치다. 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 "우리는 데이터 센터 칩에 대해 급증하는 수요를 충족하기 위해 공급을 크게 늘리고 있다"고 말했다. 그래픽처리장치(GPU) 개발 업체로 잘 알려진 엔비디아는 현재 AI 개발에 이용되는 반도체를 전 세계 시장에서 90% 이상 공급하고 있다. 한편 한국재료연구원은 지난 2월 뉴로모픽 반도체 소자를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다. 앤씨앤은 정보통신기술진흥센터로부터 'IT SW 융합산업원천기술개발사업(뉴로모픽)'을 지난 2019년 완료하는가 하면, 정보통신부의 'IT-SoC사업' 등 다양한 정부과제를 완료하거나 진행하고 있어 투자자들의 관심이 몰린 것으로 풀이된다.

과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS) 나노표면재료연구본부 김용훈, 권정대 박사연구팀이 리튬이온 배터리 핵심 소재인 리튬이온을 박막화해 고집적, 고신뢰성을 가진 차세대 뉴로모픽 반도체 소자를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다는 소식에 앤씨앤(092600)이 뉴로모틱 관련 정부사업이 부각되며 매수세가 몰리고 있다. 본 기술은 최근 주목받고 있는 리튬이온 배터리의 핵심 소재인 리튬이온을 초박막화해 이를 2차원 나노소재와 접목함으로써, 고집적이 가능하면서도 고신뢰성을 가진 차세대 인공지능 반도체 핵심 소자 제조 기술이다. 뉴로모픽 반도체 소자는 인간의 뇌와 유사하게 시냅스와 뉴런으로 구성된다. 이때 정보처리와 저장기능을 동시에 수행하는 시냅스 소자의 개발이 필수이다. 시냅스 소자는 인간의 뇌와 유사하게 뉴런의 신호를 받아 시냅스 가중치(연결 강도)를 다양하게 변조해 정보의 처리와 기억을 동시에 수행하는 특징을 가진다. 특히 시냅스 가중치의 선형성과 대칭성을 만족하면 다양한 패턴인식을 손쉽게 저전력으로 구현할 수 있다는 장점이 있다. 김용훈, 권정대 박사연구팀은 “이번에 개발된 차세대 뉴로모픽 반도체 소자는 기존 폰노이만 방식의 정보처리장치인 CPU와 정보저장장치인 메모리를 각각 필요로 하지 않고, 정보처리와 저장을 동시에 수행하며 손글씨 패턴과 같은 이미지 학습 및 인식을 수행할 수 있다”며, “향후 세계적 수준의 뉴로모픽 하드웨어 시스템, 햅틱 소자, 비전 센서 등 다양한 저전력 인공지능 디바이스에 확대 적용될 것으로 기대된다”고 말했다. 한편 앤씨앤은 정보통신기술진흥센터로부터 'IT SW 융합산업원천기술개발사업(뉴로모픽)'을 지난 2019년 완료하는가 하면, 정보통신부의 'IT-SoC사업' 등 다양한 정부과제를 완료하거나 진행하고 있어 투자자들의 관심이 몰린 것으로 풀이된다.

한국전자통신연구원(ETRI) 플렉시블전자소자연구실 연구진이 고무줄처럼 2배 이상 늘려도 성능을 그대로 유지하는 무기 박막 트랜지스터(TFT) 기술을 개발했다. 6일 ETRI에 따르면 이번에 개발한 신축성 있는 무기 반도체 소자는 기존 신축성 산화물 반도체 소자보다 집적도가 약 15배 높으면서 전류구동 성능도 2배 향상됐다. 오힘찬 ETRI 선임연구원은 "신축성 반도체 소자는 자유롭게 늘리고 접고 비틀 수 있는 스트레처블 디스플레이를 만드는데 필요한 부품으로 향후 차세대 디스플레이 반도체 분야를 선도할 수 있을 것"이라며 "디스플레이, 스마트폰, TV, 자동차, 헬스케어, 스킨트로닉스 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있다"고 말했다. 연구진은 이번 신축성 반도체 공정을 더욱 단순화해 비용을 절감할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 연구할 예정으로 산업계에 빠르게 적용될 수 있도록 준비한다는 계획이다. 그동안 신축성 반도체 소자는 주로 유연한 유기물 소재가 사용됐으나 실리콘, 금속산화물 등 단단한 무기물 분야로 연구가 확장되고 있다. 소재의 유연성은 떨어지지만, 전기적 성능과 신뢰성, 내구성이 더 뛰어나기 때문이다. 연구진은 유기물 대신 무기 산화물 전자소자를 신축성 금속 배선 위에 직접 올리는 반도체 소자구조를 개발했다. 고성능 무기질 반도체에 유연성을 더하면서 소자 집적도까지 비약적으로 끌어올렸다. 연구진은 구불구불한 말발굽 형태의 폴리이미드 유연 기판 배선 위에 고성능 산화물 반도체 트랜지스터를 고밀도로 집적해 신축성 소자를 만들었다. 구불구불한 기판이 점차 직선으로 펴지면서 용수철처럼 늘어나는 원리다. 이 신축성 소자로 만든 배선 위에 제작된 산화물반도체 트랜지스터로 LED 작동 실험을 한 결과, 2배까지 100% 늘렸을 때에도 LED가 정상적으로 켜졌다. 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전자통신연구원(ETRI) 플렉시블전자소자연구실 연구진이 고무줄처럼 2배 이상 늘려도 성능을 그대로 유지하는 무기 박막 트랜지스터(TFT) 기술을 개발했다. 6일 ETRI에 따르면 이번에 개발한 신축성 있는 무기 반도체 소자는 기존 신축성 산화물 반도체 소자보다 집적도가 약 15배 높으면서 전류구동 성능도 2배 향상됐다.  오힘찬 ETRI 선임연구원은 "신축성 반도체 소자는 자유롭게 늘리고 접고 비틀 수 있는 스트레처블 디스플레이를 만드는데 필요한 부품으로 향후 차세대 디스플레이 반도체 분야를 선도할 수 있을 것"이라며 "디스플레이, 스마트폰, TV, 자동차, 헬스케어, 스킨트로닉스 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있다"고 말했다. 연구진은 이번 신축성 반도체 공정을 더욱 단순화해 비용을 절감할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 연구할 예정으로 산업계에 빠르게 적용될 수 있도록 준비한다는 계획이다. 그동안 신축성 반도체 소자는 주로 유연한 유기물 소재가 사용됐으나 실리콘, 금속산화물 등 단단한 무기물 분야로 연구가 확장되고 있다. 소재의 유연성은 떨어지지만, 전기적 성능과 신뢰성, 내구성이 더 뛰어나기 때문이다. 연구진은 유기물 대신 무기 산화물 전자소자를 신축성 금속 배선 위에 직접 올리는 반도체 소자구조를 개발했다. 고성능 무기질 반도체에 유연성을 더하면서 소자 집적도까지 비약적으로 끌어올렸다. 연구진은 구불구불한 말발굽 형태의 폴리이미드 유연 기판 배선 위에 고성능 산화물 반도체 트랜지스터를 고밀도로 집적해 신축성 소자를 만들었다. 구불구불한 기판이 점차 직선으로 펴지면서 용수철처럼 늘어나는 원리다. 이 신축성 소자로 만든 배선 위에 제작된 산화물반도체 트랜지스터로 LED 작동 실험을 한 결과, 2배까지 100% 늘렸을 때에도 LED가 정상적으로 켜졌다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 러시아가 미국 등 국제사회에 제재에 맞서 실시한 수출금지·제한 품목이 500개로 파악됐다. 산업통상자원부는 12일 러시아의 수출 금지 및 제한 조치 관련 대상 품목 상세 리스트를 입수해 분석한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다. 금지 품목은 러시아 관세청이 수출을 통제하는 반도체소자, 집적회로(IC) 등 219개다. 제한 품목은 러시아 산업통상부와 천연자원환경부 등 5개 부처에서 수출 허가를 관리하는 281개다. 러시아 수출통제 기간은 올해 말까지다.  금지·제한 대상국가는 유라시아경제연합(EAEU) 회원국(러시아·카자흐스탄·벨라루스·키르기스스탄·아르메니아 등 5개국)과 압하지야, 남오세티아를 제외한 모든 외국이다. 앞서 러시아는 지난 9일 자국에 경제 제재를 가한 한국, 미국, 유럽연합(EU) 등을 '비우호국가'로 규정하고, 상대 국가에 자국 제품·원자재 수출을 통제하는 조치를 실시한다고 발표했다. 다만, 러시아 정부는 △러시아 영토를 원산지로 하는 상품 △러시아를 단순 경유하는 물품이나 해외에 있는 러시아 군대 활동 보장을 위한 수출 △개인에 의해 수출되는 개인용 상품 등은 수출금지 조치에서 제외하기로 했다. 산업부는 "이번 조치에는 러시아산 물품은 적용되지 않는다는 예외 조항이 적시돼 있는데, 주로 과거 수입산 제품·장비 등을 주된 대상으로 한다”면서 “최근 미국 등 서방의 대러 수출통제로 인해 앞으로 수입에 애로가 예상되는 물품 등 현재 러시아 내 외국 기업 소유 장비의 반출을 제한하기 위한 목적인 것으로 판단된다”고 설명했다. 이어 "총 500개 대상 품목을 포함한 전체 문건에 대한 번역 작업을 진행 중이며, 이달 중 1차관 주재 공급망 점검회의 등을 계기로 이번 조치에 따른 국내 기업의 영향을 점검할 예정"이라고 했다. mkchang@fnnews.com 장민권 기자