국내 연구진이 반도체 개발 과정에서 연구자들의 나침반 역할을 해온 성능 평가 지표에 심각한 오류가 숨어 있다는 사실을 밝혔다.

김정환·정창욱 울산과학기술원(UNIST) 반도체소재·부품대학원 교수 연구진은 반도체 소자의 주요 성능 지표인 ‘전계 효과 전하 이동도(Field-Effect Mobility)’가 소자 구조에 따라 실제보다 최대 30배까지 부풀려져 측정될 수 있음을 규명하고, 이 문제를 해결할 반도체 소자 구조 설계 표준을 제시했다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 미 화학회(ACS)에서 발간하는 나노 분야 국제 학술지 ‘ACS 나노(Nano)’에 지난 10월 21일(현지 시각) 게재됐다.

전하 이동도는 반도체 내부에서 전하(전류)가 얼마나 빠르고 효율적으로 움직이는지를 나타내는 지표다. 이 수치가 클수록 소자가 더 빠르게 작동하고 전력 소모는 줄어들기 때문에, 고성능 반도체 칩 개발의 성패를 가늠하는 중요한 척도로 여겨진다.

이번 연구에 따르면, 전하 이동도는 산화물 박막트랜지스터(Thin-Film Transistor) 반도체 소자의 기하학적 구조에 따라 최대 30배 이상 과대 측정될 수 있다.

전하이동도를 차가 꽉 막힌 고속도로에서 자동차의 평균 속도에 비유한다면, 프린지 전류는 갓길로 마구 달리는 자동차까지 합산시켜 전체 평균 속도가 실제보다 훨씬 빠른 것처럼 착각하게 만드는 효과를 내는 것이다.

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