우리 학부가 오는 12월 미국 샌프란시스코에서 열리는 ‘IEEE 국제전자소자학회(International Electron Devices Meeting, 이하 IEDM) 2026’에서 총 10편의 연구 논문이 채택되는 성과를 거뒀다. 

반도체 소자 분야의 세계 최고 권위의 학회로 손꼽히는 IEDM은 세계 반도체 산업계와 학계의 핵심 기술이 처음 공개되는 무대로, ‘반도체계의 슈퍼볼’ 또는 ‘반도체 올림픽’으로 불린다.

우리 학부에서는 김상현, 신민철, 유승협, 전상훈, 조병진 교수 연구팀 등 5개 연구실의 논문이 채택돼 차세대 메모리와 AI 컴퓨팅부터 RF·전력 소자, 지능형 센서, 양자 소자까지 우리 학부의 폭넓은 반도체 연구 경쟁력을 입증했다.

5편의 논문이 채택된 김상현 교수 연구팀은 광반도체와 RF 인터포저, 3D 집적 전력망, 열 신뢰성, 양자 소자를 아우르며 차세대 시스템 반도체의 성능과 집적 한계를 동시에 돌파했다.

– 초고속 파장 가변 라이다용 레이저에 III-V/insulator/Si hybrid 구조를 최초 적용/시연 (1저자: 이신형 박사과정) 

기존 레이저의 발열과 광 손실 문제를 해결하기 위해 220nm SOI 플랫폼에 InGaAsP 기반 SISCAP 구조를 적용한 버니어 링 레이저를 최초 구현했다. 5.7ns 응답 속도와 28.56nm 파장 가변 범위를 달성해 차세대 FMCW 라이다의 속도와 효율을 높였다.

– InGaAs HEMT 내장형 능동 SiC RF 인터포저 플랫폼 (1저자: 임나현 박사과정) 

초고주파 통신의 전송 손실과 발열을 함께 해결하기 위해 SiC 인터포저 위에 InGaAs HEMT 능동 셀을 집적했다. SiC 인터포저상에 제작된 CPW 전송선에서 50 GHz에서 약 0.5 dB/mm의 저손실 특성을 구현하고, InGaAs HEMT는 타 기판에 3차원 집적된 소자 중 세계 최고 고주파 특성을 달성했으며, 열 저항을 11.8% 낮춰 RF 시스템의 집적도와 방열 성능을 높였다.

– 이종 3D(H3D) 집적 전력 전달 시스템 및 방열 최적화 (공동 1저자: 이민혁 석사과정, 이찬직 박사과정) 

CMOS, GaN 전력 스위치, 3D 필러 커패시터를 수직 통합한 이종 3D 전력 전달 시스템을 최초로 시연했다. 전용 방열층으로 CMOS, GaN 전력 스위치가 동시에 동작하는 worst case에서의 커패시터 온도를 160°C에서 127°C로 낮추고 열저항을 절반 이하인 3.60K·mm/W로 줄였으며 커패시터 물질 및 구조 엔지니어링을 통해, 고온 환경에서도 19.6년의 수명 신뢰성을 확보했다.

– GaN HEMT의 2차원 열 반사 현미경(TRM) 기반 정밀 열 맵핑 (공동 1저자: 한채연 석사과정, 이찬직 박사과정) 

  *URP 연구 수행 성과

기지국 등에 주로 사용되는 고주파 GaN HEMT는 Thermal-aware 소자 설계가 중요한데, imec의 200mm GaN-on-Si RF 소자를 2D 열 반사 현미경을 활용하여 2차원 발열 양상을 체계적으로 조사하였다. 이 과정에서 소자 박막 구조, field plate구조, 바이어스 조건에 따라 달라지는 열적 양상을 실험적으로 최초 관찰하였고 발열 양상과 브레이크다운이 일어나는 물리적 위치와의 상관관계를 발견했다. 국소 열 분포를 정량화해 고전압·고주파 소자의 설계 정확도와 신뢰성을 높일 기반을 마련했다.

– 4 K 극저온 양자 컴퓨팅 판독용 극저잡음 InGaAs HEMT (1저자: 정재용 박사(전 박사후 연구원, 현 UNIST 조교수)) 

양자우물 이종구조와 공정을 최적화해 양자 컴퓨팅 판독 회로의 1/f 저주파 잡음을 크게 낮췄다. 4K에서 세계 최고 수준의 저잡음 성능을 구현해 미세한 양자 신호를 정확히 읽을 수 있는 기반을 확보했다.

신민철 교수 연구팀은 실제 공정과 양자 수송 해석을 연결해 초미세 나노시트 트랜지스터를 더 정확하게 예측하는 설계 기술을 제시했다.

– p형 SiGe 나노시트 트랜지스터의 공정-소자 연계 양자 수송 시뮬레이션 (1저자: 노경원 석사과정) 

위치별 변형률과 DFT 기반 Si/Ge 합금 무질서 산란을 반영한 수송 시뮬레이션을 개발했다. 계산 결과가 실험값과 높은 일치도를 보임에 따라, 반복적인 제작과 측정에 의존하던 나노소자 개발의 비용과 시간을 줄일 수 있게 됐다.

유승협 교수 연구팀은 박막 양자점 광소자와 CMOS 공정을 하나의 칩에 융합해, 빛을 감지하는 데 그치지 않고 영상 정보를 직접 처리하는 지능형 센서 플랫폼을 구현했다.

– 3T + 2PD 구조의 재구성형 이미지 센서 (1저자: 한상인 박사) 

imec의 CMOS 이미지 센서 위에 박막 양자점 광검출 소자를 백-투-백 형태로 수직 집적해 광감응 출력의 크기와 극성을 전압으로 제어했다. 센서가 윤곽 추출과 블러링을 직접 수행하는 등 인-센서 연산이 가능하게 하고, 가시광·단파적외선을 선택적으로 구동해 로봇 비전과 산업용 검사 시스템을 단순화할 수 있다.

전상훈 교수 연구팀은 뉴로모픽 비전과 인메모리 컴퓨팅 기술로 2편의 논문이 채택됐다. 데이터 이동에 따른 전력 소모와 지연을 소자 단계에서 줄였다는 점이 핵심이다.

– W2W 집적 뉴로모픽 지능형 이미지 센서 (1저자: 김승엽 박사과정) 

광검출 소자와 스파이크 변환 회로를 수직 집적하고 양·음 가중치 연산을 픽셀 안에 구현했다. ADC 없이 영상 특징 추출과 스파이크 인코딩을 수행해 초저전력 뉴로모픽 비전의 실용화 가능성을 높였다.

– 다기능 MoO₂ 전극 기반 선택소자 없는(Selector-Free) 3비트 FTJ 크로스바 (1저자: Gallegos Sanchez Paul 석박통합과정) 

MoO₂ 하부 전극이 일함수 제어와 산소 결함 조절을 동시에 수행하도록 설계해 FTJ의 정류 특성과 강유전성을 높였다. 선택소자 없이 터널전기저항비 30,000 초과와 정류비 5,000 초과를 달성해 크로스바의 누설 전류를 억제하고 다비트 AI 연산 성능을 검증했다.

조병진 교수 연구팀은 차세대 3D 메모리의 신뢰성을 떨어뜨리는 물리적 원인을 규명하고, 소자의 내부 상태를 정밀하게 제어하는 새로운 동작 알고리즘을 제시했다.

– FeFET 기반 3D NAND 플래시 메모리의 Pass-Disturb 억제 기술 (1저자: 김승훈 석박통합과정) 

HfO₂ 기반 강유전체의 다중 도메인 특성에 기반하여 겉으로는 같은 전기적 상태에서도 서로 다른 내부 도메인 배치를 형성할 수 있다는 원칙을 활용한 사전 스위칭 동작 알고리즘을 개발했다. 이를 통해 Ferroelectric-FET 기반 차세대 3D NAND 플래시 메모리의 핵심 난제인 패스 디스터브를 소자의 구조나 재료 변경 없이 억제할 수 있음을 보였다.

유승협 학부장은 “IEDM에 학부 5개 연구실 10편의 논문이 채택된 것은 우리 전기및전자공학부가차세대 반도체의 다양한 분야에서 세계적 연구 경쟁력을 갖추고 있다는 것을 보여준 성과”라며, “앞으로도 AI 반도체, 초고속 통신, 지능형 센서, 양자 소자 등 국가 전략 기술과 미래 산업을 이끌 연구를 지속해 나가겠다”고 밝혔다.