https://news.nate.com/view/20200703n01669?mid=n0602

일단 개별적인 원자수준에서 인가전압을 주는거야 STM이나 AFM에서 이미 사용되고 있고 강유전체이면서 도메인 수준이 아닌 개별적으로 분극시킬 수 있다는 얘긴데...

보통 검토과정이 길었다는 건 논문의 결과가 가지는 의미가 크다는 뜻. 뭐 내용만봐도 바로 알수있는 사실이고 사실 예전 황우석박사의 줄기세포 논문 조작사건처럼 이쪽에서도 2000년대초에 분자 트랜지스터 문제로 시끄러웠던 사건이 있었던지라 많이 신중했을 것입니다.

왠지 이건 양산으로 이어질 수 있을거 같은 예감이...

메모리는 보통 capacitor에 정보저장하는 것이니 알기쉽게 용수철비교얘기가 나온 것이고, 새 논문은 HfO2에 read/write를 했다는 얘기니까 차원이 다른 얘기인 것은 맞죠.  보통 IEDM같은 IEEE 관련 학회저널에 논문내는데, Science에 냈군요.

read/write야 강유전체나 반강유전체 성질을 이용하면 되니 그 자체는 별로 중요한 부분은 아니고 개별적인 원자들이 주변 원자들과 독립적으로 분극상태를 유지한다는 것이 핵심입니다. 물론 공학적으로는 읽고 쓸수 있느냐가 중요한 문제일수는 있지만.. 용수철비교는 수십나노이상의 수천개 이상이 원자들이 모인 도메인 수준에서 어떻게 분극된 원자들이 상호작용하는지를 고전적으로 설명한것이고 ising model이 그런식으로 모델화해서 특히 자성문제를 다룰때 많이사용하죠.

문제는 원자수준이 되면 주변환경에 굉장히 민감하게 반응하기 때문에 상태를 예측하기 힘듭니다. 주변원자의 간섭을 받기 때문에 불확실성이 커지죠. 그것을 최소화하는 것이 일정수준 이상으로 도메인 수준으로 스케일로 키워서 고전적 영역으로 만드는거죠.

이건 사실 물리쪽 저널에 내도 되고 화학쪽 저널에 내도 되고 공학쪽 저널에 내도 상관이 없는 분야입니다. 재료,물성,일렉트로닉스 다 걸쳐있기 때문에. 임팩트를 보면 사이언스나 네이쳐 저널에서도 거의 커버수준입니다.

신문에 나온대로 메모리 적용하고 산업화를 하려면 기존 회로와의 read/write가 중요하고 그거때문에 interface 보조회로가 따로 더 존재하는 것이고, 기존 CMOS circuit에 적용이 안되면 그냥 물리적 현상 발견에서 머무를 수 밖에 없기 때문에 중요한 것이죠.  read/write access time을 줄이기 위해서는 capacity가 큰 기존 회로의 finfet gate에대한 signal strength도 강화되어야 하는데, 원자수준으로 저장된 경우 이를 어떻게 해결할지는 다음 과제하실 분들이..

산화하프늄은 이미 f램쪽에서 주목받아왔던 물질입니다. read/write가 불가능하면 아예 연구대상이 되지도 않았죠. 단지 원자수준에서 컨트롤이 가능할지에 대해서 알려진바가 없었던건데 이 연구팀들이 그걸 발견하고 논문으로 발표한거고. 공학적으로 그것이 구현되어서 양산가능하느냐를 따지는건 논문이상을 요구하는 것입니다.

사실 분자트랜지스터는 이미 구현을 했습니다. 적어도 실험실 수준에서는. 문제는 그게 아직 STM에서 원자들을 일일히 옮겨주는 수준이라는 거죠. 또한 회로설계도 기술적인 측면에서 난제가 있을 수 있습니다. 스케일이 작아지면 작아질수록 전자들은 파동성이 강해져서 터널링 효과는 물론이고 기타 예상된 또는 예상치 못한 양자효과들을 고려해야 하기 때문에 절연구조를 고려한 설계내지 아예 새로운 절연물질들을 찾아야 할지도 모르니까요. 또한 회로를 그려넣어야 하는 리소그래피 기술도 따라주어야 하죠. 최소한 1/10nm수준은 그려주어야 하는데 이럴려면 포토리소그래피에서 최소 x선이나 극x선 수준으로 가야하고 거기에 맞게 광학적인 부분들도 해결해야 하고 아니면 STM기술이 비약적으로 발전하던지... 이건 저분들 영역이 아니라 다른분야의 기술들이 발전해야 합니다.

이건 토론할 일은 아니고.  전자과 반도체 물성들은 학부생이면 많이들 아는 내용인지라.  리소로 미세화 하는건 finfet의 fin이지 fet의 gate와 interconnection metal은 5nm공정의 경우 leakage나 coupling등 이슈로 인해 여전히 30~50nm이기 때문에, 회로가 생각만큼 작아지지는 않아요.  실용화에 중요한건 안정적 신호를 받을 수 있게하는 signal integrity가 중요한 것인지라. 그래서 삼성 애플 인텔등 반도체회사에선 signal integrity분야 엔지니어를 따로 또 고용들 하고 있고요. 

보통 새로운게 하나 뚫리면 그 다음 연관과제는 물리 화공 재료 전자 기계등 여러분야서 서로들 하려고 하죠.  같은 노력이면 고급논문이 될 확률이 높고 다음 펀딩따기도 더 쉬워지고. 그래서 중국 대만 미국서 귀신같이 달라붙고.  얼마전 3진법 트랜지스터도 발표하던데 UNIST에서 실적내면서 재밌는걸 많이 하네요.

그러니까요 signal integrity 충족조건에 도달하기 위해서 전제되어야 할 것이 무엇인지를 생각하시면 됩니다. 그것에 대해서 설명을 드린거에요 ^^

잘 보았어요!

[과학/기술] 원자반도체 개발 "메모리 용량 1000배 이상 높인다" 감사^^