起動必要ないコンピューター 5年以内出る

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2012-09-04 09:01

ザングズンヨン韓国科学技術研究院(KIST) スピン融合センター場(の中)が研究員たちと一緒にスピントランジスター技術に対して説明している. /KIST 提供
スピントランジスター開発…KIST スピン融合センター

田園消したまたつけてもデータ損傷なしに利用

CPUのように演算処理可能な論理素子開発にも着手

起動時間を待つ必要ないコンピューター, 一度充電して 2‾3日ずつ使うことができるスマトホン, 映画数万の方を保存することができるポータブル保存装置まで….

現在使っているデジタル器機の不便を解消してくれる次世代技術だ. 開発に成功すれば電子業界版図を大きく置き変えることができる. 国内研究陣がこのような技術を競争国より先立って開発していて注目される. 話題の研究チームは韓国科学技術研究院(KIST) スピン融合センター(センター場ザングズンヨン). 長センター職人主軸になった研究チームは 2009年磁石で半導体の電子を回転させる原理(スピントロニックス)を利用したスピントランジスターを開発, 世界最高科学ジャーナルであるサイエンスに発表した. 研究チームは最近この技術を利用してコンピューターの中央処理装置(CPU)のように複雑な演算ができる論理素子開発に出るなどもう一度世界を驚かす準備をしている.

◇次世代素子スピントランジスター

半導体は種類によって多様な役目をしかし一番基本になる素子は電子の移動が多くて少ないことを把握して 0, 1のデータを区分する電子素子で出発する. このような素子数千満開を回路で連結すれば 2進法を利用してデータを保存するメモリーや複雑な演算ができる CPUで作ることができる.

スピン融合研究センターの作ったトランジスターは電子の移動量を利用して信号を区分する既存半導体と違い電子の回転方向を利用して 0, 1 信号を区分するのが差異だ. 金属磁石の間に半導体を入れて電流を送れば電子たちが自省によって回転するのに時計方向に回転すれば 0, 時計反対方向に回転すれば 1で区分する方式だ. 1990年代アメリカで電子の回転を半導体に利用することができるという概念が初めて提示されたしこれを実際素子で初めて作った所も KIST 研究チームだ.

スピントランジスターの注目される理由は既存半導体の限界を改善してくれることで期待されるからだ. 長センター長銀 “多い電流を流してから瞬間遮断する既存半導体と違いスピントランジスターは各素子の回転方向だけ制御しても良くて全力消耗と発熱を大きく減らすことができる”と説明した.

◇起動必要ないコンピューター出る

スピントランジスターを利用すればコンピューターを駆動する時ソフトウェア(SW) 情報を呼んで来るまで待つ起動時間も無くすことができる. 現在使うコンピューターのメモリーである Dラムは田園が消えればデータも消されるから田園をまたつける度に SWを呼んで来る間 30秒‾1分程待たなければならなかった. しかしスピントランジスターは田園が消えても固有の自省が消えないから残っている既存データを利用してすぐ使うことができる.

2009年スピントランジスターを初開発した KIST スピン融合センターは関連技術を国内企業らに移転したし三星電子, SKハイニクスなどの企業等は Dラム, フラッシュメモリーなどを取り替える次世代メモリー候補でスピン技術を利用した STT-Mラム(Spin Transfer Torque Magnetic RAM)を開発している. 業界は 5年内商用化に成功することで期待している.

研究チームはメモリーで一歩進んで CPUのように複雑な演算を処理することができる論理小者開発にも出た. スピントランジスターを連結して多様な論理(OR,AND,NOR,NAND)を計算することができる集積回路を作るのが目標で最近電子の回転を制御するのに效果が大きい半導体素材であるインディユムアンティモナイド(InSb)を捜し出して期待以上の研究成果もおさめた. 年内論文を発表することができることで期待している.

スピントランジスターは商用化まで越えなければならない山も多い. 零下 150℃以下研究室環境で駆動する素子を室温でも作動するようにしなければならないし電子を回転させるのに最適化された半導体素材も求めなければならない. 長センター長銀 “スピントランジスターを室温で使うようにするところだけこれから 2‾3年もう研究しなければならないなど解決する課題がたくさん残っている”と “我が国が半導体強国の立地を引き続くようにスピントランジスター開発に努力すること”と言った.

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부팅 필요없는 컴퓨터 5년내 나온다

장준연 한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합센터장(가운데)이 연구원들과 함께 스핀 트랜지스터 기술에 대해 설명하고 있다. /KIST 제공
스핀 트랜지스터 개발…KIST 스핀융합센터

전원 껐다 다시 켜도 데이터 손상없이 이용

CPU처럼 연산처리 가능한 논리 소자 개발에도 착수

부팅 시간을 기다릴 필요 없는 컴퓨터, 한 번 충전해 2~3일씩 사용할 수 있는 스마트폰, 영화 수만편을 저장할 수 있는 휴대용 저장장치까지….

현재 사용하고 있는 디지털 기기의 불편을 해소해 줄 차세대 기술들이다. 개발에 성공하면 전자업계 판도를 크게 바꿔 놓을 수 있다. 국내 연구진이 이 같은 기술을 경쟁국보다 앞서 개발하고 있어 주목된다. 화제의 연구팀은 한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합센터(센터장 장준연). 장 센터장이 주축이 된 연구팀은 2009년 자석으로 반도체의 전자를 회전시키는 원리(스핀트로닉스)를 이용한 스핀 트랜지스터를 개발, 세계 최고 과학저널인 사이언스에 발표했었다. 연구팀은 최근 이 기술을 이용해 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)처럼 복잡한 연산을 할 수 있는 논리 소자 개발에 나서는 등 다시 한번 세계를 놀라게 할 준비를 하고 있다.

▷차세대 소자 스핀 트랜지스터

반도체는 종류에 따라 다양한 역할을 하지만 가장 기본이 되는 소자는 전자의 이동이 많고 적음을 파악해 0, 1의 데이터를 구분하는 전자 소자에서 출발한다. 이 같은 소자 수천만개를 회로로 연결하면 2진법을 이용해 데이터를 저장하는 메모리나 복잡한 연산을 할 수 있는 CPU로 만들 수 있다.

스핀융합연구센터가 만든 트랜지스터는 전자의 이동량을 이용해 신호를 구분하는 기존 반도체와 달리 전자의 회전 방향을 이용해 0, 1 신호를 구분하는 게 차이점이다. 금속 자석 사이에 반도체를 넣고 전류를 보내면 전자들이 자성에 의해 회전하는데 시계 방향으로 회전하면 0, 시계 반대 방향으로 회전하면 1로 구분하는 방식이다. 1990년대 미국에서 전자의 회전을 반도체에 이용할 수 있는다는 개념이 처음 제시됐고 이를 실제 소자로 처음 만든 곳도 KIST 연구팀이다.

스핀 트랜지스터가 주목받는 이유는 기존 반도체의 한계를 개선해줄 것으로 기대되기 때문이다. 장 센터장은 “많은 전류를 흘렸다가 순간 차단하는 기존 반도체와 달리 스핀 트랜지스터는 각 소자의 회전 방향만 제어해도 돼 전력 소모와 발열을 크게 줄일 수 있다”고 설명했다.

▷부팅 필요 없는 컴퓨터 나온다

스핀 트랜지스터를 이용하면 컴퓨터를 구동할 때 소프트웨어(SW) 정보를 불러올 때까지 기다리는 부팅 시간도 없앨 수 있다. 현재 사용하는 컴퓨터의 메모리인 D램은 전원이 꺼지면 데이터도 지워지기 때문에 전원을 다시 켤 때마다 SW를 불러오는 동안 30초~1분가량 기다려야 했다. 하지만 스핀 트랜지스터는 전원이 꺼져도 고유의 자성이 없어지지 않기 때문에 남아 있는 기존 데이터를 이용해 바로 사용할 수 있다.

2009년 스핀 트랜지스터를 첫 개발한 KIST 스핀융합센터는 관련 기술을 국내 기업들에 이전했고 삼성전자, SK하이닉스 등의 업체들은 D램, 플래시 메모리 등을 대체할 차세대 메모리 후보로 스핀 기술을 이용한 STT-M램(Spin Transfer Torque Magnetic RAM)을 개발하고 있다. 업계는 5년 내 상용화에 성공할 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 메모리에서 한발 더 나아가 CPU처럼 복잡한 연산을 처리할 수 있는 논리 소자 개발에도 나섰다. 스핀 트랜지스터를 연결해 다양한 논리(OR,AND,NOR,NAND)를 계산할 수 있는 집적회로를 만드는 게 목표로 최근 전자의 회전을 제어하는 데 효과가 큰 반도체 소재인 인듐안티모나이드(InSb)를 찾아내 기대 이상의 연구 성과도 거뒀다. 연내 논문을 발표할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

스핀 트랜지스터는 상용화까지 넘어야 할 산도 많다. 영하 150도 이하 연구실 환경에서 구동하는 소자를 실온에서도 작동하게 만들어야 하고 전자를 회전시키는 데 최적화된 반도체 소재도 찾아야 한다. 장 센터장은 “스핀 트랜지스터를 실온에서 사용하게 하는 데만 앞으로 2~3년 더 연구해야 하는 등 해결할 과제가 많이 남아 있다”며 “우리나라가 반도체 강국의 입지를 이어갈 수 있도록 스핀 트랜지스터 개발에 노력할 것”이라고 말했다.

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起動必要ないコンピューター 5年以内出る

부팅 필요없는 컴퓨터 5년내 나온다

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