기사 출처: The Register
IBM 연구원들이 100㎓ 그라펜 기반 와이퍼 크기 기기를 만들 수 있는 초고속 트랜지스터 설계에 돌파구를 만들어냈다고 합니다. 그리고 이것은 시작에 불과하다고 합니다.
트랜지스터에서 연구자들은 240 나노미터의 게이트 길이[footnote]일반적으로 속도가 증가할수록 길이가 짧다.[/footnote]를 가진 상대적으로 큰 것을 만들었다고 합니다.
전계효과 트랜지스터에 IBM팀은 그라펜(graphene)[footnote]실리콘 기판에서 성장하는 원자 하나 두께의 탄소 원자 시트[/footnote]의 "매우 높은 캐리어 이동성"을 활용해 개발했다고 Science 저널의 논문에서 간략하게 밝히고 있습니다.
이 엄청나게 얇은 시트는 실리콘 에피택셜(epitaxial)[footnote]박막 결정 성장기술의 하나. 기판이 되는 결정 위에 또 다른 결정을 배열해 생성한다.[/footnote]위에서 성장합니다. 그라펜 시트는 육각형, 벌집구조를 가집니다.
그라펜은 오랫동안 우수한 전자 이동성을 가진 것으로 알려져 왔지만, 띠 간격(band gap)[footnote]반도체, 절연체의 띠구조에서 전자에 점유된 가장 높은 원자가띠의 맨위부터 가장 낮은 전도띠의 바닥까지 사이의 에너지 준위나 그 에너지 차이[/footnote]의 생성을 심각하게 막는 것은 여전했다. IBM 연구팀의 돌파구는 그라펜 기반 트랜지스터 내에서 이 띠 간격을 생성하는 것이다.
긴 게이트의 길이는 속도 개선의 여지가 풍부하다는 것을 의미한다.(사진 출처:The Register)
돌파구의 핵심은 논문에서 "계면 중합체 층"이라 불리는 메탈 게이트 절연체로부터 그라펜 시트를 격리시키는 것입니다. 비록 게이트의 길이가 큰 240㎚이긴 하지만, IBM은 "게이트 길이를 축소함으로써 차후 성능의 최적화를 꾀할 여지는 풍부하다"라고 강조했습니다.
하지만 이 게이트 길이와 개발 초기단계임에도 IBM의 그라펜 트랜지스터는 같은 게이트 크기의 "첨단기술을 사용한" 실리콘 금속산화막 반도체 FET로 달성한 것[footnote]IBM의 논문에 따르면 최고 40㎓ 정도였다고 밝히고 있다.[/footnote]의 250%의 속도를 이미 달성했습니다.
또한 주목해야할 점은 그라펜 트랜지스터의 100㎓ 성능이 실온에서라는 사실입니다. 냉각시에는 더 높은 성능이라는 것을 예상할수 있습니다.
보통 Intel의 앞선 기술을 두고 UFO를 주웠다는 말을 하곤하는데 전 Intel보다 IBM의 기술이 더 뛰어나다고 봅니다.
90년대 초에 이미 원자 단위의 스위치 기술을 선보여 나노기술을 선도해 온 업체이고, Intel이 현재 선보인 기술을 뛰어넘는 기술을 대거 보유하고 있죠.
문제는 IBM은 생산비용이 비싸(시설이 뉴욕에 있으니 알만하지 않은지?) 접근성이 떨어져 상대적으로 저렴하고 성능이 좋은 Intel의 제품에 비해선 잘 알려지지 않았다는 것이죠.
현재 Intel이 상용제품에서 4㎓를 넘지 못하고 있는 상황이지만 (정확히는 4㎓제품을 개발해놓고서도 제품 출시를 포기해 Intel의 CEO가 무릎을 꿇고 사과하는 쇼를 보이기도 했죠.) IBM은 이미 2007년도에 5㎓이상의 자사 CPU를 선보이기도 했죠.
실제로 100㎓ 칩이 제품화 되어 선보이는 것은 한참 뒤의 일 일겁니다. 100㎓는 커녕 10㎓ 칩도 시장에 존재하지 않는 상황인데 100㎓가 벌써부터 나오기엔 이르죠.
아직 개발 초기단계임에도 현존 최고기술을 사용한 것의 2.5배에 해당하는 성능을 보인 것은 이 기술의 발전 가능성이 무궁무진하다는 것을 의미합니다.
현재 4㎓를 넘는 PC의 CPU 제품이 나오지 않는 상황이 몇년간 지속된 터라 클럭을 올리는데 한계에 달한것 아니냐는 생각을 하는 분이 계실지 모르겠습니다.
IBM이 진짜로 UFO를 주웠는지는 몰라도 분명한 것은 위에서 보듯이 칩의 속도 향상은 꾸준히 지속될 것이라는 점은 분명하다는 겁니다.
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