펜실베이니아 대학교 연구팀, 원자 두께의 재료로 작동하는 최초의 컴퓨터 개발

실리콘 없이 2D 반도체를 활용한 CMOS 회로로 기본 연산 수행 가능성 입증

2차원 분자 기반 컴퓨터가 펜실베이니아 주립대 연구팀이 제작한 컴퓨터의 실제 주사 전자 현미경 이미지를 표시하고 있다. 사진 제공: 크리슈넨두 무코파디아이/펜실베이니아 주립대

 

펜실베이니아 대학교 연구팀이 원자 두께의 2D(이차원) 재료를 활용하여 실리콘 없이 작동하는 최초의 컴퓨터를 개발했다. 이 연구는 전자공학의 미래를 재정의할 수 있는 중요한 진전을 의미하며, 관련 연구 결과는 국제 학술지 『Nature』에 발표되었다.

 

연구진은 모사이드(MoS₂)와 텅스텐 디셀레나이드(WSe₂)라는 두 가지 2D 반도체 재료를 사용하여 CMOS(상보형 금속 산화물 반도체) 회로를 구성했다. 이러한 회로는 n형과 p형 트랜지스터를 결합하여 전력 소모를 최소화하면서 전류 흐름을 제어하는 데 필수적이다. 연구진은 금속유기화학기상증착(MOCVD) 공정을 통해 각 재료를 원자 수준의 두께로 성장시켰으며, 이를 통해 1,000개 이상의 트랜지스터를 정밀하게 조절하여 작동 가능한 회로를 완성했다.

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개발된 컴퓨터는 '원 명령어 집합 컴퓨터(One Instruction Set Computer, OISC)'로 설계되어 있으며, 25킬로헤르츠(kHz)의 속도로 기본적인 논리 연산을 수행할 수 있다. 이는 현재의 실리콘 기반 프로세서에 비해 느리지만, 2D 재료의 가능성을 보여주는 중요한 증거로 평가된다.

 

연구를 이끈 사프타르시 다스 교수는 "실리콘 기술이 거의 80년 동안 발전해 왔지만, 2D 재료 연구는 지난 15년 동안 급격히 발전했다"며, "이러한 발전 속도는 실리콘 기술의 초기 발전 속도와 비교할 때 매우 빠르다"고 말했다. 그는 또한 "이번 연구는 2D 재료가 미래의 전자 기기를 구동할 수 있다는 가능성을 실증적으로 보여주었다"고 강조했다.

 

참고링크

• Knowridge Science Report – Scientists create tiny computer from materials just one atom thick
• Nature – Original Research Article