국내 연구진이 반도체 집적도를 1000배 이상 높일 수 있는 이론과 소재를 발견했다.

UNIST(울산과학기술원) 에너지 및 화학공학부 이준희 교수 연구팀은 메모리 소자의 용량을 1000배 이상 향상시킬 수 있는 산화하프늄(HfO2)의 기능을 찾아내는 데 성공했다고 3일 밝혔다.

산화하프늄은 현재 반도체 칩의 절연체로 사용되고 있는 소재다.

반도체 업계는 단위 면적당 처리 정보량을 늘리기 위해 미세 공정에 힘을 쏟아왔다.

데이터 저장을 위해서는 수천 개의 원자 집단인 '도메인'이 필요하고 이 원자들은 탄성으로 연결돼 있다. 이 탄성으로 인해 일정 수준 이하로 크기를 줄일 수 없었으며 소자의 크기가 한계 수준 이하로 작아지면 저장 능력도 사라지는 단점이 있다.

이준희 교수 연구팀은 산화하프늄 반도체 소재의 산소 원자에 전압을 가하면 원자간 탄성이 사라지는 물리 현상을 발견했다.

이 현상을 적용하면 원자 4개에 1비트(bit)의 정보를 저장할 수 있다.

손톱 크기(1㎠)에 500TB(테라비트)를 저장할 수 있는데, 이는 초고화질 FHD 영화 (1편당 5GB) 1만 2800편을 저장할 수 있는 용량이다.

이준희 교수는 "개별 원자에 정보를 저장하는 기술은 원자를 쪼개지 않는 범위 내에서 최고의 집적 기술"이라며 "반도체 소형화가 더욱 가속화 될 것으로 기대된다"고 말했다.

이 연구는 2일(미국 현지시간) 세계적인 학술지 '사이언스(Science)에 게재됐다. 사이언스에 순수 이론 논문이 게재되는 경우는 드문 일이다. /오현주 기자