중국 과학자들, AI 기기를 위한 더 빠른 마이크로칩 제작을 위한 새로운 기술 채택

중국 과학자들은 속도와 에너지 효율이 높은 마이크로칩을 만드는 데 도움이 되는 새로운 초박형 반도체 소재를 개발했다고 밝혔습니다. 이러한 칩은 디바이스 내 인공지능 애플리케이션을 구동할 것입니다.

새로운 반도체 소재는 두께가 불과 0.7나노미터입니다. 이 제조 방법은 중국과학원 장광위와 베이징대학 류카이후이가 이끄는 팀에 의해 개발되었으며, 남중국포스트의 보도에 따르면 새로운 칩은 디바이스 내 인공지능 애플리케이션의 성능을 향상시킬 것으로 예상됩니다.

중국 과학자들이 AI 칩용 실리콘 대신 2D 소재를 사용

연구진은 전통적인 실리콘 칩의 크기를 줄이는 데 있어 주요 장벽을 해결했습니다. 전자 장비가 소형화됨에 따라 전통적인 컴퓨팅 칩은 성능에 영향을 미치는 물리적 한계에 부딪혔습니다. 

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중국 과학자들은 전통적인 실리콘의 가능한 대안으로 2차원 전이금속 디칼코게나이드(TMD)를 연구했습니다. 소재의 두께 차이는 상당히 중요한데, TMD는 0.7나노미터인 반면 실리콘은 5~10나노미터입니다.

추가적인 이점은 TMD 기반 칩이 더 적은 전력을 소비하고, 실리콘보다 전자 수송 특성이 우수하다는 것입니다. 이는 차세대 광자 및 전자 칩을 위한 극도로 축소된 트랜지스터에 더 나은 선택이 됩니다.

전통적인 제조 공정에서는 원자가 기판 위에 층층이 쌓이면서 불순한 결정이 자주 생성됩니다. 이해를 돕기 위해, 이 과정은 벽돌로 벽을 쌓는 것과 동일하다고 할 수 있습니다. 카이후이는 뉴스 에이전시 신화통신에게 말했습니다. 그는

“이는 결정 성장 중 통제 불가능한 원자 배열과 불순물 및 결함의 축적 때문입니다.”

손톱 크기 칩이 더 많은 컴퓨팅 파워를 보유

팀이 이 과정에서 기판 위에 첫 번째 원자 층을 배치하는 방법은 전통적인 공정과 동일합니다. 차이는 결정의 첫 번째 층과 기판 사이에 후속 원자를 배치함으로써 만들어졌습니다.

새로운 기술은 “인터페이스에서 성장(Grow at interface)”이라고 불리며, 이는 각 개별 결정 층의 구조 특성이 그 아래의 기판에 의해 완벽하게 결정되도록 보장합니다. 이는 또한 한 지점에 결함이 축적되는 것을 방지하고 구조적 정밀도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

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베이징대학 웹사이트에 따르면, 이 연구는 분당 50개의 결정 층 형성률을 달성했습니다. 이 기술은 최대 15,000개의 층을 생성할 수 있었습니다.

대학 측은 각 층의 원자 정렬이 정밀하게 관리되며 서로 완벽하게 평행하다고 밝혔습니다. 생성된 결정은 몰리브덴 디설파이드, 니오븀 디설파이드 등 국제 표준을 충족하는 소재로 만들어졌으며, 연구진에 따르면 이러한 모든 소재는 집적 회로 소재에 대한 글로벌 표준과 일치한다고 합니다.

류는 이러한 2D 결정이 트랜지스터용 다른 소재와 함께 사용될 때 칩 통합도를 향상시킬 수 있다고 말했습니다. 트랜지스터 밀도를 크게 증가시켜 손톱 크기의 마이크로칩에서도 컴퓨팅 파워를 높일 수 있습니다.