복잡한 물질 적층 공정 간소화→초미세·초저전력 반도체 만든다 [지금은 과학]

정종오 기자 입력 2026.10.16 03:00 IBS 연구팀, ‘모듈형 트랜지스터 제작 기술’ 개발 [아이뉴스24 정종오 기자] 실리콘 반도체는 현대 전자기기의 핵심이다. 다만 초미세 공정의 물리적 한계에 직면하면서 원자 수준의 두께를 가진 2차원 반도체가 차세대 대안으로 주목받고 있다.생성형 AI를 넘어 에이전틱 AI(Agentic AI)나 피지컬 AI(Physical AI)로 바뀌면서 기존 반도체는 ‘더 빠른 연산’과 ‘초미세·초저전력’이란 벽에 부딪혔다. 이를 해결할 수 있는 게 2차원 반도체이다.차세대 반도체의 핵심 소재로 주목받는 ‘2차원 반도체’를 원자층 단위로 정교하게 가공하는 새로운 기술이 개발됐다. 복잡한 물질 적층 공정을 간소화하고 초미세·저전력 반도체를 개발하는 데 이바지할 것으로 기대된다.원자층 단위의 선택적 치환을 이용한 모듈형 2차원 트랜지스터 제작 개념도. 국내 연구팀이 초미세·초저전력 반도체 개발을 위한 새로운 공정 패러다임을 제시했다. [사진=IBS]과학기술정보통신부(부총리 겸 과학기술정보통신부 장관 배경훈)는 기초과학연구원(원장 장석복, IBS) 반데르발스 양자 물질 연구단 조문호 단장(POSTECH, 포스텍 석학 교수) 연구팀이 2차원 반도체를 구성하는 원자를 선택적으로 바꿔 하나의 박막에 반도체·절연체·준금속 영역을 원하는 층과 위치에 구현하는 ‘모듈형 트랜지스터 제작 기술’을 개발했다고 16일 발표했다.인공지능(AI) 기술의 발전으로 반도체의 미세화와 전력 효율을 높이기 위한 연구가 활발하다. 원자층 두께에도 전류를 제어할 수 있는 2차원 반도체는 기존 실리콘 반도체의 미세화 한계를 극복할 차세대 소재로 주목받고 있다.글로벌 반도체 기업과 연구기관을 중심으로 산업용 웨이퍼 공정에 적용하기 위한 연구가 진전되고 있다. 실제 전자소자로 구현하려면 서로 다른 물질을 정교하게 집적해야 하는 기술적 과제가 남아 있다.대표적 반도체 소자인 트랜지스터는 전류를 켜고 끄는 스위치로 전류가 흐르는 반도체와 이를 제어하기 위한 절연막, 전류가 드나드는 금속 전극이 필요하다. 2차원 반도체는 표면에서 다른 물질과 화학적으로 잘 결합하지 않아 절연막을 균일하게 입히기 어렵다.금속 전극을 직접 붙이면 접촉면이 손상되거나 전기 저항이 커져 성능이 떨어질 수 있다. 서로 다른 얇은 물질을 한 장씩 옮겨 쌓는 방법도 있는데 공정이 복잡해 넓은 면적에 균일하게 적용하거나 대량 생산으로 확대하는 데 한계...