반도체를 더 작게 만드는 열쇠는 ‘반도체 전극’이다

반도체를 더 작게 만드는 열쇠는 ‘반도체 전극’이다

최근 국제 공동연구진은 원자 한 층 두께의 2차원 반도체에서 전류가 실제로 흘러드는 영역을 직접 측정하는 데 성공했다. 그 결과 전극의 최소 길이는 약 2~3나노미터까지 줄일 수 있다는 사실을 확인했다. 기존에는 수십 나노미터 이상이 필요할 것으로 예상됐던 한계를 크게 뛰어넘는 결과다.

반도체는 작을수록 더 많은 트랜지스터를 하나의 칩에 집적할 수 있다. 하지만 최근에는 트랜지스터 자체보다 전류를 공급하는 금속 전극이 더 큰 한계로 지적돼 왔다.

전극이 너무 작아지면 전류가 제대로 흐르지 않아 성능이 급격히 떨어질 것이라는 것이 지금까지의 통념이었다.

이 발견은 단순히 전극을 더 작게 만들 수 있다는 의미가 아니다. 앞으로 2차원 반도체를 이용한 차세대 칩에서도 트랜지스터와 함께 전극까지 같은 수준으로 초소형화할 수 있다는 가능성을 보여준 것이다.

AI 시대에는 더 많은 연산을 더 작은 공간에서 처리해야 한다. 그만큼 반도체를 얼마나 더 촘촘하게 집적할 수 있는지가 경쟁력이 된다. 이번 연구는 차세대 AI 반도체와 초저전력 전자기기의 개발 가능성을 한 단계 더 앞당긴 성과로 평가받고 있다.

반도체의 미래를 가로막던 병목은 트랜지스터가 아니라 전극이었다. 그리고 그 병목이 조금씩 풀리기 시작했다. 눈에 보이지 않는 세상이 더 거대하다.