인 지 국내연구진 양자효과 기반 집적회로 세계 최초개발

<정과부 화상에 사진 있음>

국내 연구진이 양자효과를 이용한 소자를 활용해 초고속 데이터 통신의 핵심부품을 세계 최초로 개발했다.

교육과학기술부는 KAIST 양경훈 교수팀이 양자효과 소자인 공명터널다이오드(RTD)를 이용해 세계 최고 성능의 아날로그·디지털 통신용 집적회로의 핵심 부품인 ‘초고주파 발진기’ 회로와 ‘4대1 멀티플렉서’ 회로를 개발했다고 23일 발표했다.

연구진은 상온에서 작동하고 기존 반도체소자와 호환성이 있는 RTD 1.5㎛급 소자 공정기술을 이용해 40Gb/s급 멀티플렉서와 29GHz급 초고주파 발진기를 개발했다.

현재 이들 회로를 개발하는데 주로 이용되는 CMOS(상보성 금속산화물반도체) 공정기술은 전력소모량이 많다는 게 문제점으로 지적돼 왔다.

그러나 연구진이 개발한 기술을 활용할 경우 전력소모량을 획기적으로 줄일수 있다.

양 교수팀이 개발한 멀티플렉서의 전력소모(75mW)는 기존 CMOS 0.9㎛급 공정기술을 활용한 제품(132mW)의 3분의 2수준이다. 또한 초고주파 발진기 회로도 CMOS 0.13㎛급 공정기술(14.6mW)의 0.6%수준(0.085mW)에서 작동이 가능하다.

양 교수는 “현재 전력소모 측면에서 세계 최고의 성능이다”면서 “기존 반도체 공정설비를 그대로 사용해 생산할 수 있어 향후 3∼5년내 상용화도 가능하다”고 말했다. 이번 연구결과는 오는 5월 나노기술분야 세계적 학술논문지인 IEEE 나노테크놀로지에 게재될 예정이다.

■용어설명

멀티플렉서는 통신시스템에 병렬로 느리게 입력되는 4개의 데이터를 더 빠른 속도로 순차적으로 내보내는 회로로 초고속 통신시스템의 핵심 부품이다. 발진기 회로는 유무선 통신 시스템 및 디지털 시스템에서 교류신호를 발생시키는 장치, 즉 주파수원을 말한다.

양자효과는 원자와 분자의 세계에서 물질이 입자와 파동의 성질을 동시에 보일 때 나타나는 현상이며 RTD는 전자의 흐름이 양자효과로 인해 전류에 따라 급격히 변하는 현상을 이용한 소자이다. /[e-mail]조성진기자