축사 (최종현학술원 이사장·SK회장 최태원
발간사 (최종현학술원장 박인국
1. ‘무어의 법칙’ 한계를 넘는 새로운 컴퓨팅 패러다임 (수재 킹류
‘무어의 법칙’ 반도체 업계의 경제법칙
1천억 개의 컴퓨팅 기기를 감당할 ‘에너지 효율’
반도체 시스템 설계의 분업 구조
트랜지스터의 스위치 성능과 에너지 효율 사이의 ‘근본적 상충’
시모스(CMOS 반도체 기술이란 무엇인가?
3D 기술: 핀펫(FinFET과 낸드 플래시 메모리
근본적 에너지 효율의 한계를 넘어서
스위칭 소자의 역발상: 나노전자기계 스위치
새로운 반도체 인코딩: 진동 신호
새로운 패러다임: 분업 구조를 넘어선 혁신적 공동설계
2. 초박막 강유전체 활용 소자: 에너지 효율을 향하여 (사이프 살라후딘
강유전체, 가까이 하기엔 너무 두꺼운…
초박막 강유전체 신소재를 찾아서
강유전체 응용 분야
1 터널 접합 메모리
2 네거티브 커패시턴스 트랜지스터
3 1.8nm 박막으로 구현한 NCFET
4 FEFET 메모리
강유전체 두께, 이젠 아무런 ‘근본적 장애물’이 없다
3. 미세화 한계를 넘어서: 3D 집적기술 (최창환
반도체 미세화의 한계
3D 집적: 반도체의 ‘마천루’로 미세화 한계를 넘다
모놀리식 3D(M3D 집적: 또 다른 유형의 3D 집적기술
M3D 집적을 적용한 3D 뉴로모픽 시스템
미래의 반도체는 3D 집적기술과 함께
4. 자동화 기술을 적용한 차세대 반도체 설계 기법 (한재덕
무어의 법칙의 한계와 극복: 협업적 기술 혁신
새로운 한계선, 설계 복잡성과 고비용
반도체 혁신을 지속하기 위한 ‘설계 자동화’
생성기 기반 설계의 선결 조건
레이아웃 생성기: 템플릿 및 그리드 기반 접근법
생성기 기반 설계의 적용 사례
1 고속 유선 송수신기
2 아날로그-디지털 변환기(ADC
3 디램(DRAM 표준 셀
‘무한한 가능성’을 생성하는 생성기 기반 자동 설계
5. 생활환경지능 시대를 위한 차세대 반도체 기술 (
반도체의 미래도
‘탄소 발자국’에 달렸다
일반인들도 세계 최초로 몇 나노미터 공정의 반도체 양산기술에 성공했다는 소식을 종종 기사로 접한다. 그러나 반도체 집적기술이 고도화되는 것만으로 새로운 미래를 열 수 있을까? 앞으로는 전 세계 인구수를 훌쩍 뛰어넘는 1천억 개, 1조 개의 컴퓨팅 기기를 움직여야 하기 때문에 반도체 기술에서도 에너지 문제는 핵심적이다.
최근 연구에 따르면 인공지능 모델 하나를 단지 훈련만 시키는 단계에서도, 자동차 여섯 대를 1년 동안 운행하는 만큼의 탄소가 배출된다고 한다. AI라는 첨단 기술의 혜택을 누리려면, 엄청난 전기 소모를 감당할 수 있어야 한다는 말이다. 그래서 반도체의 미래도 탄소 발자국(carbon footprint을 최소화하지 않으면 이젠 더 이상 한 발자국도 나아가기 힘들어졌다.
환경문제는 생태적·윤리적 문제일 뿐 아니라 과학기술 발전을 통해 삶의 질을 높여 나가는 것과 직결된 문제라는 점을, 이 책의 반도체 과학자들은 그야말로 ‘과학적’으로 풀이해 준다. 현재 주류 반도체 기술에는 성능 향상과 에너지 효율 사이에 ‘근본적인 상충’이 존재하기 때문이다.
이러한 근본적 상충을 해결하기 위한 반도체 학계의 최신 연구에는 어떤 것들이 있을까. 흥미로운 점은 21세기 반도체 공학이 직면한 ‘한계’를 20세기 초반의 기계식 스위치 기술을 첨단화해 해결할 수 있다는 발상 등, 옛것에서 배우는 과학자들의 되레 인문학적인 상상력이다. 또한 기술의 한계는 결국 인간이 만든 조직구조의 한계일 수 있다는 점 등 과학을 넘어선 다양한 영역에서 시사점을 얻을 수 있다.
인간을 위한 공학,
사회적으로 깨어있는 공학자를 위하여
앞서 말한 ‘무어의 법칙’은 인텔의 공동설립자 고든 무어(Gordon Moore가 1965년에 발표한 논문에서 비롯된 반도체 성능 향상의 법칙이다. 이 법칙에 따라 지난 50년 이상 반도체 업계의 국제적 분업구조가 효율적으로 구축돼 왔다. 그런데 이젠 ‘무어의 법칙’이 정말로 한계
