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사진 제공: 삼성전자
삼성전자는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받은 울산과학기술원 이준희 교수 연구팀이 차세대 메모리 반도체의 집적도를 1천배 이상 향상시킬 수 있는 이론과 소재를 발표했다고 오늘(3일) 밝혔습니다.

이 연구는 최근 세계적인 학술지 '사이언스'에 게재됐습니다.

삼성전자는 "사이언스에 순수 이론 논문이 게재되는 경우는 극히 드문 사례"라며 "국내 연구팀 단독 교신으로 진행한 이 연구는 이론적 엄밀성과 독창성, 산업적 파급력을 인정 받아 게재됐다"고 말했습니다.

삼성전자에 따르면 반도체 업계는 소자의 성능을 높이기 위해 미세화를 통해 그간 단위 면적당 집적도를 높여 왔습니다.

다만 데이터 저장을 위해서는 탄성으로 연결된 수천 개의 원자 집단인 '도메인'이 반드시 필요해 일정 수준 이하로 크기를 줄일 수 없는 제약이 있었습니다.

반도체 소자가 한계 수준 이하로 작아지면 정보를 저장하는 능력이 사라지는 현상이 발생하기 때문입니다.

이준희 교수 연구팀은 '산화하프늄'이라는 반도체 소재의 산소 원자에 전압을 가하면 원자간 탄성이 사라지는 물리 현상을 새롭게 발견하고 이를 반도체에 적용해 저장 용량 한계를 넘어서는 데 성공했습니다.

이 현상을 적용하면 개별 원자를 제어할 수 있고 산소 원자 4개에 데이터 저장이 가능해져 데이터 저장을 위해선 수십 나노미터 크기의 도메인이 필요하다는 업계 통념을 뒤집었습니다.

산화하프늄은 현재 메모리 반도체 공정에서 흔히 사용하는 소재입니다.

이 현상을 적용되면 스마트폰과 태블릿을 비롯한 다양한 제품의 메모리 성능을 끌어올릴 수 있어 산업계에 파급이 클 것으로 예상된다고 삼성전자는 설명했습니다.

연구 결과를 적용하면 반도체 소형화시 저장 능력이 사라지는 문제점도 발생하지 않아 현재 10나노미터 수준에 머무른 반도체 공정을 0.5나노미터까지 미세화할 수 있습니다.

이에 따라 메모리 집적도가 기존보다 약 1천배 이상 향상될 것으로 예상됩니다.

이준희 교수는 "개별 원자에 정보를 저장하는 기술은 원자를 쪼개지 않는 범위 내에서 최고의 집적 기술"이라며 "이 기술을 활용하면 반도체 소형화가 더욱 가속화 될 것으로 기대된다"라고 말했습니다.

이 연구는 지난해 12월 삼성미래기술육성사업 과제로 선정돼 지원을 받고 있습니다.

삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 지난 2013년부터 10년 동안 1조5천억원을 지원할 예정이고 지금까지 589개 과제에 7589억원을 집행했습니다.
사진 설명: 이준희 울산과학기술원(UNIST) 에너지·화학공학부 교수. 삼성전자 제공