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국내 연구진, 극저온에서 동작하는 초저전력 반도체 소자·회로 개발
한국연구재단에 따르면 김상현 카이스트(KAIST) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 극저온에서 동작하는 초저전력 반도체 소자·회로 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 대형 양자컴퓨터의 핵심 소자로 활용될 수 있다.
기존에는 논리 연산을 수행하는 반도체 로직 소자를 소형화하기 위해 노력해왔지만, 물리적인 한계로 인해 소형화가 한계에 부딪혀 왔다. 더불어 배선의 선폭 감소 등으로 인해 성능을 높이는 것도 어려워졌다.
이에 따라 모놀리식 3차원 집적기술(M3D)이 주목받고 있는데, M3D는 기존의 적층 기술과 다르게 단일 회로를 3차원으로 적층함으로써 집적도를 높이고, 소자를 연결하는 배선 저항을 획기적으로 줄일 수 있다. 다만, 적층이 어렵고 상부 소자 공정에서 열을 가하면 하부 소자가 손상될 수 있는 어려움이 있다.
연구팀은 M3D 기술을 고도화하여 이러한 어려움을 극복했다. 고성능 게르마늄/실리콘(Ge/Si) 하이브리드 CFET(상보형 전계 효과 트랜지스터)을 개발하여 기존의 한계를 극복했다. 또한 극저온에서 동작하는 고집적도·초저전력 반도체 소자·회로를 개발했다.
이 기술은 초전도체 또는 실리콘(Si) 양자점을 사용하는 양자컴퓨터에 적합할 것으로 기대된다. 양자컴퓨터는 일반적인 컴퓨터와 달리 극저온에서 동작하며 수만 개의 회로로 연결된다. 특히 양자컴퓨터에 사용되는 저잡음 증폭기 소자는 극저온 작동하면서 열 발생이 최대한 적어야 하므로 초저전력 소자가 필요하다. 이러한 기술 발전은 양자컴퓨터의 성능 향상에 기여할 전망이다.

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