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[216회 이병훈 교수] 이병훈 교수님께 질문 있습니다!

2021-07-27 PM 12:54:06 조회 369

[김*민님 시청자 질문]



Q. 3진법 반도체 개발의 어려움 등이 궁금합니다.


(1) 3진법 반도체가 2진법에 비해서 개발이 어려운 이유와 교수님께서 찾으신 실마리에 대해서 더 궁금합니다!


(2) 최근에 기사에 많이 나오는 양자 소자도 전기를 덜 쓰는 방법이 될 수 있나요?


(3) 데이터 센터의 분포 지도도 매우 흥미로웠는데요. 바닷가가 아닌 내륙의 일부 데이터 센터의 경우는 외부에서 가져온 고비용의 물을 냉각수로 사용할 것 같은데, 그런데도 바닷가가 아닌 곳에 데이터센터를 짓는 경우는 이유가 궁금합니다!


(4) 한국도 대만처럼 국가, 기업, 대학의 연합 반도체 연구소가 필요할 거 같은데요. 교수님이 계신 포항과 수원의 삼성전자, 대전 카이스트, 서울권 대학이 서로 멀리 떨어져 있는데 소속이 다르고, 인력마다 근무지가 다른 어려움을 어떻게 극복하면 좋을까요?



[이병훈 교수님 답변]


A.

(1) 간단히 답변드리면 전압에 따라 0, 1이 아니라 0, 1, 2가 만들어지는 소자를 만드는 것이 어렵습니다. 뿐만 아니라 이런 소자를 만들더라도 0, 1, 2를 쓰는 삼진로직은 1 상태에서 모든 회로의 기본이 되는 인버터라는 회로의 누설전류가 문제가 됩니다. 또한 0과 1 사이의 전압 간격 사이에 0, 1, 2라는 3개의 상태를 넣어야 하기 때문에 각 상태가 가질 수 있는 변동 여유 폭이 줄어듭니다.


3개의 상태를 가지는 소자는 아주 기본적으로는 두 개의 소자가 아래위로 붙어서 순차적으로 켜지게 하는 구조를 만들어서 해결했습니다. 지금까지 전자가 흐르는 통로를 하나만 사용했다면 두 개를 사용하고, 서로 다른 물질을 사용해서 순차적으로 켜지게 하는 개념입니다.


첫 번째 난제에는 1 상태에서 만들어지는 누설전류를 최소화하는 새로운 소자를 사용하는 방법, 1 상태에서 누설전류가 만들어지지 않는 새로운 회로 개념을 사용하는 방법이 적용됩니다.


두 번째 난제는 0, 2는 그대로이지만, 1 상태에서 전류의 변동이 전형 없는 새로운 전자소자를 개발했습니다. 모든 전

자소자는 전류가 흐를 수 있는 전도 대의 전자 개수가 전자의 존재확률과 전자가 존재할 수 있는 상태의 숫자를 곱한 것만큼 흐르게 되는 데, 전자가 존재할 수 있는 상태의 수를 미리 정해진 숫자만큼만 가지게 하는 새로운 소재를 개발했습니다. 이 소재는 mobility edge quantization이란 개념에 의해 전자 전도 대에 존재하는 전자의 개수가 일정하게 유지되어 변동 폭이 아주 적어집니다. 두 번째 문제는 원천적으로 해결이 어렵지만, 이 방법으로 상당한 숫자만큼 줄일 수 있습니다.


(2) 양자컴퓨팅은 기본적으로 많은 연산을 아주 적은 에너지로 할 수 있기 때문에 전기를 덜 쓰게 하는 방법이 될 수 있는데, 몹시 어려운 문제를 푸는 데는 도움이 됩니다. 다만, 아직 우리가 일상생활에서 사용하는 간단한 컴퓨터 동작을 하는 방법으로는 사용할 수 없는 기술입니다. 예를 들면, sci-fi드라마에서 나오는 것처럼 별 사이를 스타게이트를 써서 순간이동 하는 것은 어떤 비행기술보다 우수하지만, 안방에서 건넌방으로 갈 때 쓸 수는 없기 때문에 아직은 그냥 전자를 사용하는 컴퓨터도 필요하다고 이해하시면 됩니다.


(3) 데이터센터는 위치가 중요한 것은 아니지만, 데이터센터를 유지하는 직원을 채용하려면 아무래도 오지에만 만들 수는 없겠지요? 소규모 데이터 센터도 아주 많이 있기 때문에 이때는 이 데이터센터를 활용하는 기업의 위치도 중요합니다. 또한 지역발전을 위해 전기세를 감면해주면서 데이터센터를 유치하려고 하는 지자체도 있습니다. 최근 일본기업들이 산업용 전기세가 낮은 한국으로 옮겨오고 있다는 뉴스도 본 적이 있습니다.


(4) 요즘같이 온라인 재택근무가 활성화된 시대에는 마음만 먹으로 각자 위치한 장소가 문제가 되지 않게 만들 수 있습니다. 앞으로는 지역별로 허브연구소를 만들고, 중앙연구소도 함께 만들어서 유기적으로 연결해두는 방식으로 가상과 현실 연구소를 복합적으로 만드는 방법을 논의하고 있습니다. 특히 반도체의 경우에는 실험하는 사람이 온라인으로 연구실의 장비를 활용할 수 있도록 하는 시스템을 개발하려고 하고 있어서 앞으로는 전국 어디에서건 같이 연구할 수 있는 환경을 구축하자는 제안을 하고 있습니다.




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