김상완

차세대 저전력 및 고성능 반도체 소자

본 연구실은 전력 소모를 최소화하면서 성능을 극대화하는 차세대 반도체 소자 기술 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 기존 MOSFET의 한계를 넘어설 수 있는 터널 전계효과 트랜지스터(TFET)의 연구를 통해 초저전력 스위칭 특성을 구현하고 있습니다. 이를 위해 SiGe 기반의 다중 적층 채널 게이트-올-어라운드(GAA) TFET 구조를 개발하여 채널 제어력을 향상시키고, 소자의 스케일링에 따른 성능 저하를 극복하고 있습니다. 또한, Negative Capacitance FET (NC-FET)를 이용한 전압 증폭 효과 연구를 통해 서브 문턱 스윙(Subthreshold Swing) 특성을 개선하고, 더욱 효율적인 저전력 동작을 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 모바일 기기, IoT(사물 인터넷) 장치, 웨어러블 디바이스 등 저전력 구동이 필수적인 미래 전자 시스템의 핵심 기반 기술이 될 것입니다.

고집적 차세대 메모리 및 PIM 기술

본 연구실은 인공지능 시대에 요구되는 고밀도, 고속 메모리 솔루션 개발을 선도하고 있습니다. 특히, 프로세싱 인 메모리(PIM) 기술을 구현하여 데이터 처리 효율을 극대화하고, 기존 폰 노이만 컴퓨팅 아키텍처의 한계를 극복하는 데 기여하고 있습니다. 이를 위해 강유전체(Ferroelectric) 물질을 활용한 메모리 소자 연구를 활발히 진행하고 있으며, 강유전체 트랜지스터 기반의 다중비트 내용 주소화 기억장치 개발을 통해 고성능 비휘발성 메모리 구현에 집중하고 있습니다. 또한, Si-Ge 이종접합 구조를 이용한 단일 트랜지스터 DRAM 셀 개발을 통해 데이터 보유 시간을 향상시키고 고효율의 쓰기 동작을 가능하게 하여, 차세대 DRAM 기술의 발전을 이끌고 있습니다. 이러한 기술들은 빅데이터, 인공지능, 고성능 컴퓨팅 환경에서 데이터 병목 현상을 해결하고 시스템 성능을 혁신적으로 향상시킬 수 있는 핵심 동력이 될 것입니다.

반도체 소자 TCAD 시뮬레이션 및 신뢰성

본 연구실은 반도체 소자의 설계, 최적화 및 신뢰성 평가를 위한 첨단 기술 컴퓨터 지원 설계(TCAD) 시뮬레이션 전문성을 보유하고 있습니다. TCAD 시뮬레이션을 통해 다양한 소자 구조, 재료 특성, 공정 조건에 따른 전기적 특성 및 성능을 정밀하게 예측하고 분석함으로써, 실제 소자 제작 이전에 발생할 수 있는 문제점을 파악하고 최적의 설계 방안을 도출합니다. 이는 개발 시간과 비용을 획기적으로 절감하는 데 기여합니다. 또한, 전자 시스템의 장기적인 안정성과 신뢰성 향상에 중점을 둔 연구를 수행하고 있습니다. 소자 내/외부에서 발생하는 스트레스 요인(온도, 전압, 전류 등)에 따른 열화 메커니즘을 분석하고, 이를 방지하기 위한 설계 가이드라인 및 공정 기술을 개발합니다. 이러한 연구는 웨이퍼 레벨부터 시스템 레벨까지 아우르는 신뢰성 검증 기술을 확립하여, 고성능 반도체 제품의 상업적 성공에 필수적인 기반을 제공합니다.