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로옴, 업계 '최저 ON 저항' 소형 MOSFET 개발

로옴(ROHM)은 2.0mm×2.0mm 패키지 사이즈로 업계 최고의 낮은 ON 저항 2.0mΩ (Typ.)의 Nch 30V 내압 공통 소스 구성의 MOSFET 'AW2K21'을 개발했다고 15일 밝혔다. 신제품은 로옴의 독자적인 구조로 셀의 집적도를 향상시켜 칩 면적당 ON 저항을 저감했다. 또한 1개의 소자에 2개의 MOSFET를 내장해 충전 회로에서 요구되는 쌍방향 보호 용도 등에도 신제품 1개로 대응 가능하다. 이러한 독자적인 구조를 통해 일반적인 종형 Trench MOS 구조의 경우 이면에 배치되는 드레인 단자를 디바이스 표면에 배치할 수 있어, WLCSP의 채용이 가능하게 됐다. WLCSP는 부품 내부를 차지하는 칩 면적의 비율을 크게 확대할 수 있어, 부품 면적당 ON 저항도 저감할 수 있다. 이러한 ON 저항의 저감은 전력 손실 저감과 더불어 대전류화에도 기여하므로, 초소형 사이즈로 대전력의 급속 충전에 대응 가능하다. 예를 들어, 소형기기의 충전 회로에서 비교 시, 일반품은 3.3mm×3.3mm 사이즈의 제품이 2개 필요한 반면, 신제품의 경우 2.0mm×2.0mm 사이즈 1개로 대응이 가능해, 약 81%의 부품 면적 삭감과 약 33%의 낮은 ON 저항화가 가능해진다. 또한 일반적으로 ON 저항이 낮은 GaN HEMT 제품의 동일 사이즈와 비교하더라도, 신제품은 약 50%의 낮은 ON 저항화를 실현했다. 이와 같이 낮은 ON 저항의 초소형 'AW2K21'은 어플리케이션의 저소비전력화와 스페이스 절약화에 기여한다. 뿐만 아니라, 신제품은 로드 스위치 용도의 단방향 보호 MOSFET로도 사용이 가능하며, 이 경우에도 업계 최고의 낮은 ON 저항을 실현한다. 신제품은 2025년 4월부터 월 50만개의 생산 체제로 양산을 개시했다.

2025.04.15 11:23장경윤

포스텍, 새로운 유전자 합성 기술 개발…"3개 단백질 제어 성공"

미생물 기반의 새로운 유전자 합성 기술이 개발됐다. 합성 생물학 분야 맞춤형 세포 치료제 개발이 큰 진전을 이룰 전망이다. 포스텍(POSTECH,포항공과대학교)는 생명과학과 김종민 교수 연구팀(생명과학과 현섭·최승도 석박사통합고정)이 유전자 회로의 정밀성과 집적도를 획기적으로 높일 '합성 번역 공역 장치(SynTCE)를 개발하는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 연구는 분자생물학과 생화학 분야 국제 학술지 '핵산 연구(Nucleic Acids Research)' 온라인판에 최근 게재됐다. '합성 생물학'은 자연 시스템을 기반으로 생명체에 새로운 기능을 부여하는 연구 분야다. 이를 통해 설계된 유전자는 질병 치료, 플라스틱 분해 미생물, 바이오 연료 생산 등 다양한 영역에 사용될 수 있다. 특히, 여러 유전자가 모여 하나의 단백질 체계를 생성하는 '다중유전자 오페론(polycistronic operon)1)' 시스템은 제한된 자원으로 효율을 극대화하는 데 중요한 역할을 한다. 단점은 유전자 간 상호 간섭 현상이다. 단백질 합성 과정서 간섭이 일어나 다중 유전자 조절이 어렵다. 회로 정밀성도 낮다. 연구팀은 이를 해결할 열쇠로 자연적인 유전자 조절 메커니즘인 '번역(단백질 만드는 과정) 공역'에 주목했다. 이는 상위 유전자의 번역이 하위 유전자의 번역 효율에 영향을 주는 시스템이다. 다중 유전자 조절이 필요한 오페론에서 자주 발견된다. 연구팀은 'SynTCE'를 설계하고, RNA 분자 컴퓨팅 시스템과 성공적으로 통합해 효율적인 유전자 회로를 구현했다. 기존에는 단백질 제조가 한 개 가능했다면, 이 기술은 여러 단백질을 동시에 조절하고, 연결 가능하다. 이번 실험에서는 3개의 단백질 합성이 이루어졌다. 연구팀은 'SynTCE'를 활용해 입력 신호를 하위 유전자로 정확하게 전달하고, 이를 바탕으로 다중 출력 조절 장치와 다중 입력·출력을 처리하는 시스템을 구축했다. 김종민 교수는 "정교하고 정확한 유전자 회로 설계를 가능하게 하는 중요한 진전”이라며, “맞춤형 세포 치료제, 환경 정화 미생물, 바이오 연료 생산 등 다양한 분야에서 활용될 것"으로 기대했다.김 교수는 또 "미생물 기반으로 제작돼, 상용화까지는 다소 시간일 걸릴 것"으로 예측했다.

2024.12.12 13:45박희범

"AI로 반도체 회로 예측"…韓 스타트업 기술에 SK·ASML도 '주목'

"크로사이트는 반도체의 성능 및 수율을 좌우하는 웨이퍼 회로의 정렬도를 예측할 수 있습니다. 반도체 공정을 위한 '전용 알고리즘' 덕분이죠. 반도체 업계의 오랜 염원을 해결한 것으로 내년 SK하이닉스, ASML 등 주요 기업과 테스트를 진행할 예정입니다." 지태권 크로사이트 대표는 최근 서울 모처에서 기자와 만나 회사의 핵심 솔루션 및 사업 방향에 대해 이같이 말했다. ■ 반도체 업계 '오랜 염원' 풀었다…오버레이 정밀 예측 올해 6월 설립된 크로사이트는 AI를 기반으로 반도체 제조 공정의 신뢰성·수율을 향상시키는 소프트웨어를 개발하는 스타트업이다. 램리서치·ASML 등 주요 반도체 장비기업과, 삼성전자·SK하이닉스·인텔 등 주요 반도체 소자업체에서 14년 이상 반도체 제조공정을 다룬 지태권 대표가 창업했다. 크로사이트의 핵심 경쟁력은 정밀한 '예측' 기술에 있다. 반도체 내부에는 수 많은 회로가 집적돼 있는데, 각 칩이 균일하고 바르게 정렬돼 있어야 안정적인 성능을 구현한다. 이 때 회로 상층부와 하층부가 틀어진 정도(오버레이), 각 회로 폭의 오차 정도(CD; 임계치수)를 봐야 한다. 다만 기존 물리적인 계측은 생산성 및 비용 문제로 전체 물량의 1% 수준만을 샘플 검사하는 수준에 그치고 있다. 또한 웨이퍼 상에 문제가 발견돼야만 수정이 가능하기 때문에, 공정에 대한 피드백 속도가 느릴 수밖에 없다. 이에 크로사이트는 자체 개발한 머신러닝(ML) 알고리즘을 기반으로, 반도체 장비에서 나온 각종 데이터를 분석해 오버레이·CD를 예측하는 솔루션을 독자 개발했다. 이를 활용하면 공정에 투입된 웨이퍼의 오버레이·CD를 0.2나노미터(nm) 수준까지 예측할 수 있다. 테스트 단계이긴 하나 정밀도 역시 98~99% 수준으로 매우 높다. 지 대표는 "범용 알고리즘으로는 오버레이·CD 예측 정확도를 50% 미만으로 밖에 구현할 수 없어, 크로사이트는 반도체 공정 전용 알고리즘을 개발했다"며 "오버레이 예측이 반도체 업계에서 오랜 숙제였기 때문에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다. ■ 반도체 수율 향상 가능…SK하이닉스·ASML와 협업 논의 현재 크로사이트는 반도체 제조의 핵심인 노광 공정에 자사 솔루션을 우선 적용할 계획이다. 노광은 빛을 통해 반도체 웨이퍼에 미세 회로를 새기는 기술이다. 이를 위해 크로사이트는 국내외 주요 반도체 소자와 장비업체를 모두 공략한다. 내년 상반기 SK하이닉스의 D램 공정에서 테스트를 진행할 예정이다. 최첨단 노광기술인 EUV(극자외선)을 전 세계에서 유일하게 상용화한 네덜란드 반도체 장비기업 ASML과도 테스트를 준비 중이다. 지 대표는 "노광을 시작으로 식각, 박막, 세정 등 다른 공정으로도 솔루션을 점차 확대해나갈 것"이라며 "공정 전반에서 오버레이 및 CD를 정확하게 예측해 반도체 수율을 지금보다 10% 포인트 높이는 것이 크로사이트의 궁극적 목표"라고 강조했다. 또한 크로사이트는 LLM(거대언어모델)을 기반으로 반도체 공정 상의 문제를 빠르게 해결할 수 있는 솔루션도 개발하고 있다. 반도체 공정에 특화된 알고리즘을 통해 복잡하게 얽힌 반도체 공정 내 인과관계를 자동으로 분류해주는 것이 핵심이다. 해당 솔루션은 세계적인 광학 분야 학술대회인 'SPIE 어드밴스드 리소그래피'의 발표 주제로 선정됐다. 발표 일정은 내년 2월경이다.

2024.12.08 09:00장경윤

긁고, 접고, 800℃에도 끄떡없는 '폴더블 기판'..."시장판도 바뀔까"

한-미 연구팀이 액상 금속에서 자연적으로 생기는 산화막을 대면적, 연속적으로 인쇄하는 공정을 구현하고, 이를 통해 스크래치에 강한 나노 두께의 폴더블 투명 전극과 회로를 제작하는데 성공했다. POSTECH은 이 연구에 신소재공학과 정운룡 교수, 공민식 박사 연구팀과 미(美) NCSU 마이클 디키(Michael Dickey) 화학 · 생체 분자 공학부 교수 및 만 호우 봉(Man Hou Vong) 박사과정생 연구팀이 참여했다고 16일 밝혔다. 연구결과는 과학분야 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 16일(한국 시각) 게재됐다. 스마트폰이나 태블릿, 노트북 등 전자기기 제조의 핵심 기술 중 하나는 '금속 산화물 박막'이다. 이를 고밀도, 대면적으로 제조하는 역량이 제품 품질을 좌우한다. 그러나 기존 요액 합성법으로는 대면적 제조만 가능했다. 한-미 연구팀은 공기 중 금속 표면에 자연스레 형성되는 얇은 산화막에 주목했다. 액상 금속은 표면장력이 매우 커 기판 위에 얇게 펴지기보다는 물방울처럼 다시 뭉치는 성질이 있다. 연구팀은 이러한 비젖음성(dewetting)을 활용하면 산화막을 쉽게 분리할 수 있다는 점에 착안, 균일한 금속 산화막을 연속적으로 인쇄하는 공정을 설계했다. 연구팀은 프린터 헤드(head) 부분에 열을 가해 금속을 액체 상태로 만들었다. 그리고, 인쇄 과정에서 얇은 금속층이 위/아래 산화막 사이에서 비젖음성으로 프린터 헤드와 함께 밀려나게 함으로써, 금속 잔류물 없이 깨끗한 산화막을 얻는 데 성공했다. 연구팀은 이 기술로 비정질 갈륨(Ga)·인듐(In)·알루미늄(Al) 산화막 등을 다양한 기판(실리콘 웨이퍼, 유리, 고분자, 금속 등)에 인쇄했다. 갈륨 산화막으로 절연막을 만들거나, 갈륨 산화막 내부에 금 또는 구리를 증착해 전도성을 부여하는 데도 성공했다. 일반적으로 산화물에 금속을 증착하는 경우 산화물과 금속 간 접착력이 약하지만, 이 기술로 인쇄한 산화막은 내부로 확산한 금이나 구리 덕분에 접착력이 뛰어나다. 연구팀은 이를 바탕으로 800℃ 고온에서 안정적이고, 구겨지거나 완전히 접어도 망가지지 않는 10㎚ 이하 두께의 폴더블 투명 회로를 완벽하게 구현했다. POSTECH 정운룡 교수는 “비정질 상태의 자연 산화막에 일반적인 연속 프린팅 공정을 적용하고, 이를 통해 스크래치에 강한 나노 두께의 폴더블 투명 전극과 회로를 만든 최초 사례”라고 설명했다. 공민식 박사는 ”비정질 상태의 자연 금속 산화막은 기계적 · 전기적 성능이 독특해 앞으로 다양한 추가 연구가 기대된다"고 덧붙였다. 이 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 미래유망 융합기술 파이오니아사업의 지원으로 수행됐다. 연구시설은 포항 방사광가속기를 이용했다.

2024.08.16 03:01박희범

빛으로 동작하는 광GPU 전력 소모 100만 분의 1로 낮춰

DGIST(총장 이건우)는 광학 기반 연산 장치의 전력 효율을 기존보다 100만배 높이는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 인공지능을 위한 대용량 광GPU 기술 등에 적용 가능하리란 기대다. 광학 기반 연산은 이론적으로 도달 가능한 에너지 효율이 전자 기반 연산에 비해 월등히 높다고 알려져 있다. 하지만 광학 기반 연산을 수행하는 하드웨어인 광집적회로의 전력 효율이 낮아 현재 성능은 이론적 효율에 한참 못 미친다. 이런 문제를 해결하기 위해 DGIST 로봇및기계전자공학과 한상윤 교수와 KAIST 유경식 교수 공동연구팀은 광집적회로의 핵심 구성 요소인 가변형 광결합기(tunable coupler)와 위상 변환기(phase shifter)를 초저전력 MEMS 기반으로 구현했다. 이를 통해 대기 전력 소모량을 기존 기술의 100만분의 1 수준인 10fW 이하로 낮췄다. 40pJ 이하의 재구성 에너지도 달성했다. 이번에 개발된 광집적회로 기술은 인공지능을 위한 대용량 초고속 연산 및 광자 기반 고전·양자 정보 처리의 효율성을 극대화하는 데 활용되리란 기대다. 기존 실리콘 기반 광집적회로와의 호환성이 높은 것도 장점이다. 이 기술을 수백 개의 가상 GPU를 하나의 GPU로 구현하는 광GPU 기술에 적용 가능할 것으로 연구진은 기대했다. 광GPU는 AI 연산과 양자컴퓨터 구현에 혁신적 변화를 가져올 기술로 평가되지만, 온도가 수백도까지 오를 정도로 발열이 심해 상용화가 어려웠다. 한상윤 교수는 "세계 최초로 MEMS 기술을 광GPU에 접목하는 발상의 전환으로 혁신적 결과를 얻었다"라며 "향후 초거대 AI 모델이나 양자컴퓨터에 활용 가능할 것"이라고 밝혔다. 이 연구는 삼성전자 미래기술육성사업 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)'에 최근 실렸다. 논문 제목은 Programmable photonic arrays based on microelectromechanical elements with femtowatt-level standby power consumption 이다.

2024.01.09 14:45한세희