새로운 재료를 통한 재료 과학 및 반도체 

컴퓨팅 성능과 속도의 한계를 계속해서 밀어붙이면서 고급 반도체 디자인 점점 더 중요해집니다. 기존의 실리콘 기반 칩은 과거에 우리에게 큰 도움이 되었지만 성능과 에너지 효율성 측면에서 한계에 도달하고 있습니다. 해결책? 새로운 자료. 

새로운 소재를 반도체 설계에 통합함으로써 이전보다 더 빠르고, 더 강력하고, 더 에너지 효율적인 차세대 칩을 만들 수 있습니다. 이곳은 재료 과학 들어 온다. 

이 기사에서는 연구자들이 새로운 재료로 차세대 칩을 만드는 방법을 살펴보겠습니다.

재료 과학이란 무엇입니까?

재료 과학 물질의 성질과 거동을 연구하는 학문이다. 이를 통해 전도성, 열 안정성 및 내구성과 같은 특정 속성을 가진 재료를 설계하고 엔지니어링할 수 있습니다. 이 지식을 반도체 설계와 결합하여 특정 응용 분야에 맞게 제작된 칩을 만들 수 있습니다. 

그래핀으로 차세대 칩 만들기

반도체 설계에 사용되는 새로운 재료의 한 예는 그래핀입니다. 그래핀은 탄소 원자의 단일 층으로 구성된 XNUMX차원 물질입니다. 전기 및 열 전도성이 뛰어나고 강도와 유연성이 뛰어납니다. 

그래 핀 다양한 방식으로 반도체 설계에 통합되고 있습니다. 한 가지 접근 방식은 그래핀을 기존의 금속 상호 연결을 대체하는 것으로 사용하는 것입니다. 금속 인터커넥트는 칩이 더 복잡해짐에 따라 성능의 병목 현상이 될 수 있지만, 그래핀 인터커넥트는 칩의 다른 부분 간에 더 빠르고 효율적인 연결을 제공할 수 있습니다. 

위와 같이 삼성전자와 IBM은 계속해서 그래핀 기술을 선도하고 있습니다. 수요가 많은 소재인 그래핀은 전자 제품에서 에너지에 이르기까지 산업 전반에 걸쳐 수많은 응용 분야를 보유하고 있습니다. 그래핀 혁신에 대한 인상적인 실적을 바탕으로 삼성과 IBM이 이 분야에서 계속 우위를 점하고 있는 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다.

몰리브덴 이황화물로 차세대 칩 만들기

반도체 설계에 사용되는 새로운 재료의 또 다른 예는 이황화 몰리브덴(MoS2)입니다. MoS2는 반도체인 2차원 물질로, 전류의 흐름을 제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다. MoSXNUMX는 높은 전자 이동성과 고온에서의 더 나은 성능을 포함하여 기존 실리콘에 비해 많은 이점을 가지고 있습니다. 

MoS2는 트랜지스터 및 광전지를 포함한 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 이러한 응용 분야에서 실리콘 대신 MoS2를 사용함으로써 에너지 효율이 더 높고 성능이 더 좋은 장치를 만들 수 있습니다. 

MoS2 기술 공간에는 특허 출원과 관련하여 예상치 못한 리더가 있습니다. Fuji Photo Film과 Konica가 MoS2 혁신의 최전선에 있고 Hitachi, Sony 및 Canon이 그 뒤를 잇고 있습니다.

반도체 설계를 위한 기타 새로운 재료

그래핀과 MoS2 외에도 반도체 설계에 사용되는 다른 새로운 재료가 많이 있습니다. 여기에는 질화갈륨(GaN), 비화인듐갈륨(InGaAs) 및 페로브스카이트 재료가 포함됩니다. 

GaN은 와이드 밴드갭 반도체로 기존 실리콘보다 더 높은 효율과 더 나은 전력 처리 기능을 포함하여 여러 가지 장점이 있습니다. GaN은 전력 전자 장치 및 LED 조명을 비롯한 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 

InGaAs는 실리콘보다 전자 이동도가 높은 반도체 재료입니다. 따라서 고속 트랜지스터 및 기타 고성능 장치에 사용하기에 적합합니다. 

페로브스카이트 재료는 독특한 결정 구조를 가진 재료 종류입니다. 그들은 기존의 실리콘 기반 태양 전지보다 훨씬 저렴하고 효율적일 가능성이 있기 때문에 태양 전지에 사용하기 위해 조사되고 있습니다. 

이러한 새로운 재료를 반도체 설계에 통합함으로써 이전보다 더 빠르고 강력하며 에너지 효율적인 차세대 칩을 만들 수 있습니다. 지금은 재료 과학 및 반도체 설계에 있어 흥미진진한 시기이며 앞으로 더 많은 혁신을 기대할 수 있습니다.