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Semiconductor/반도체 이야기

반도체, 그리고 미래 – 양자 컴퓨터 양자 컴퓨터 이번에 알아볼 ‘양자 컴퓨터(Quantum computer)’를 이해하기 위하여, 잠시 물리학의 양자에 관해 살펴보자. ‘양자(量子, Quantum)’란 더 나눌 수 없는 물질 혹은 물리량의 최소량 단위다. 먼저, 물질의 기본 입자 단위인 ‘원자(原子, Atom)’를 예로 들어보자. 원자는 물질의 가장 최소 기본 물질이라고 할 수 있다. 이 원자들이 합쳐져 분자가 되고, 분자들이 모여 손에 잡히는 물질이 된다. 원자 크기는 너무 작아 우리 회사에 있는 고배율 현미경이나 전자 현미경으로도 관찰할 수 없다. 그렇다면 원자는 얼마나 작을까. 원자 하나를 1억 배 정도 크게 만들면 탁구공만 하다고 하고, 이 탁구공을 1억 배만큼 키우면 그 크기가 지구만 하다고 한다. 그러하니 원자의 크기가 얼마나 ..
반도체, 그리고 미래 – 실리콘 반도체의 한계와 그래핀 지난 글에서 이미 알아본 바와 같이, 실리콘을 기반으로 트랜지스터 크기를 줄여 반도체의 성능을 높이는 방법은 결국 궁극에는 한계에 도달하기 마련이다. 그래서 과학자들은 실리콘이 아닌 다른 물질들을 연구하기 시작했다. 이번 호에는 TV나 인터넷에서 들어본 듯한 것 중에 논의가 많이 되는 두 가지, 실리콘보다 성능이 좋다는 ‘그래핀 (Graphene)’ 이라는 물질과 획기적으로 연산 속도가 빠르다는 ‘양자 컴퓨터 (Quantum computer)’에 대해 알아보려 한다. 실리콘 반도체의 한계 반도체 실리콘의 원료가 되는 규소는 지구 상에서 산소 다음으로 많이 차지하는 물질이다. 우리 주위에 보이는 흙 대부분의 구성이 실리콘의 원료인 ‘규소(Silicon)’다. 지금까지 50여 년간 스위치 역할을 하는 반도체..
반도체, 그 역사의 시작 - 반도체에 대한 이해와 개발의 역사 반도체란 무엇일까. 분명히 우리 생활에 없어서는 안 될 정도로 아주 가까이에 있음에도 불구하고, 이 질문에 만족스러운 대답을 하는 사람은 생각보다 많지 않다. ‘전기가 통하기도 하고, 통하지 않기도 하는 물질’이라는 사전적인 의미만 이야기하는 사람들이 대부분. 그래서 총 세 번의 연재를 통해 반도체의 과거, 현재, 미래를 함께 살펴보면서 반도체에 대한 이해를 돕고자 한다. 반도체란 무엇인가 사전적 의미로 보면, 반도체는 말 그대로 전기가 잘 통하는 도체와 전기가 통하지 않는 부도체 중간의 물질, 그래서 딱 중간물질이라는 의미의 ‘반도체(半導體, semi-conductor)’다. 그럼 도체와 부도체의 중간물질이라는 반도체는 어떤 성질을 가진 물질인가. 반은 사람, 반은 물고기인 인어공주처럼 처음부터 서로 ..
반도체, 그리고 현재 - 누설전류를 해결하는 기술 High-K와 Fin-FET 지난 글에서는 반도체가 상용화된 후, 너무 작아진 게이트 렝스가 '누설전류'를 유발하기 시작했다는 점을 언급했다. 그래서 반도체 제조 업체들이 게이트 렝스를 줄이고 게이트 절연체 두께를 얇게 만들어도 누설전류가 최소화되는 방법을 연구하기 시작했다. 이번 글에서는 누설전류를 해결하기 위해 등장한 대표적인 기술인 'High-K'와 'Fin-FET'에 대해 알아볼 것이다. High-K 우리가 지금까지 많이 들어본 ‘Low-K’는 반도체의 트랜지스터 부분이 아닌, 트랜지스터에 입력되거나 출력되어 나온 전류 혹은 신호들이 전달되는 일반 금속 배선들에 사용되는 절연 물질이다.즉, 전기 스위치를 예를 들면 에서 보는 것과 같이 High-K는 스위치 역할을 하는 게이트에 사용되는 절연 물질이고, Low-K는 그 스위치..
반도체, 그리고 현재 - 반도체의 집적도를 높이고 한계를 극복하는 기술의 등장 지난 호에서는 ‘반도체의 역사’라는 주제로 반도체의 기술적 정의와 발전 과정을 살펴보았다. 이번에는 ‘반도체의 현재’라는 주제로 시작해 보려고 한다. 그래서, 지금 반도체 제조회사들이 반도체의 집적도를 더욱 높이고 한계를 극복하기 위해 사용하거나 연구하는 그 기술들에 대해 살펴보고자 한다. 우리가 살 수 있는 면적은 제한적이다. 처음에는 전원주택과 같은 여유로운 주거 환경에서 점점 인구가 증가함에 따라 주택가 같은 밀집 지역이 생겨나고, 이어 5층 안팎의 연립주택으로, 또다시 10여 층 이상의 아파트단지로, 이제는 그 아파트들이 20층을 넘어 50층 이상의 초고층 아파트로 등장하기에 이르렀다. 하지만 기술의 한계로 무한정 높게 쌓을 수는 없고, 언젠가는 그 높이도 한계에 다다르게 될 것이다. 아마도 그때..