[과학터치] (15) KAIST 실리콘 광기술 연구실

실리콘 이용한 새로운 광소재 미세 광소자 대량생산 길 열어

정보사회의 발전을 이끄는 기술에는 어떤 것이 있을까? 많은 기술이 거론될 수 있겠지만 가장 먼저 꼽을 수 있는 것이 반도체 집적회로다. 특히 실리콘을 기반으로 한 반도체 집적회로의 발전은 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 반도체 메모리 성능을 꾸준히 향상시키며 정보 혁명을 주도했다.

그러나 최근 들어 반도체 집적회로의 발전 속도는 눈에 띄게 둔해지고 있다. 소형화의 한계와 기술 발전보다 늦은 시장 움직임도 문제지만 근본적인 원인은 다른 곳에 있다. 바로 반도체를 구성하는 금속 배선의 신호전달 체계가 발달하지 못하고 있다는 점이다. 좁은 공간을 연결하는 금속배선의 신호전달은 지난 수십년간 거의 변하지 않았다. 이같은 금속배선은 CPU에 과부하가 걸릴 경우 달궈진 프라이팬보다 더 높은 온도의 발열을 일으켜 심각한 내부 손상을 가져오게 된다.

반도체 학자들은 금속배선의 신호전달 체계를 획기적으로 개선하기 위한 연구를 계속하고 있다. 특히 최근에는 장거리 통신망에서 사용되는 광통신을 반도체 영역으로 끌어들이기 위한 연구가 본격적으로 진행되고 있다. 실제로 대용량 정보처리를 요구하는 슈퍼컴퓨터나 각종 데이터센터에는 광통신을 끌어들이는 시도가 이미 이뤄지고 있다.

그러나 광통신은 킬로미터 단위 이상의 거리를 염두에 두고 발전된 기술이다. 이에 따라 마이크로나 나노미터 단위로 구성된 반도체 기술에 광통신을 접합시키는 것은 쉬운 일이 아니다. 결국 이 문제를 해결하기 위해서는 기초 물리적 단계에서부터 소재, 네트워크, 광학 등 다양한 분야의 학제간 연구가 절실하다.

KAIST 실리콘광기술연구실 신중훈 교수팀은 반도체 회로용 실리콘을 이용한 새로운 광소재 개발에 몰두하고 있다. 특히 신 교수팀은 광소재를 응용한 미세 광소자 대량생산의 길을 열어 반도체 집적 효과를 높이는 성과를 거뒀다. 신 교수는 “실리콘은 전기적 성질이 우수하지만 광학적 성질 자체가 취약해 광소자에의 응용이 불가능한 것으로 여겨져 왔다.”면서 “이 문제를 해결하는 데 역량을 집중하고 있다.”고 밝혔다. 신 교수는 미국 광학회, 재료학회, 유럽 재료학회, 아시아 광학회 등 국제적 학술학회에서 여러 차례 강연했으며 미국 전기전자학회와 재료학회의 임원으로 활동하고 있다.

박건형기자