현미경 앞 수작업 끝냈다... AI가 '꿈의 반도체' 골라 회로까지 설계

차세대 인공지능(AI) 반도체의 핵심 소재로 꼽히는 '2차원 반도체'를 사람이 광학 현미경으로 일일이 찾아 제작하던 방식이 자동화됐다. 국내외 공동 연구진이 반도체 시료의 자동 선별부터 트랜지스터 제작까지 전 과정을 기계가 수행하는 기술을 개발하는데 성공한 것이다. 이는 사람의 경험과 수작업에 의존하던 연구를 데이터 기반 연구로 전환하는 계기를 마련했다는 평가를 받고 있다.

9일 KAIST(한국과학기술원)에 따르면 전기및전자공학부·AI시스템학과 권지민 교수 연구팀이 UNIST, 국립한밭대학교, 한양대학교, 미국 워싱턴대학교 세인트루이스 연구진과 공동으로 '2차원 반도체 자동 선별 및 트랜지스터 제작 기술'을 개발했다.

2차원 반도체는 원자 몇 개 층 두께에 불과한 초박막 반도체 소재다. 기존 실리콘 반도체보다 더 작은 소자를 구현하면서도 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 '꿈의 반도체'로 불린다. 실리콘 반도체의 미세화가 전력 손실과 발열 등 물리적 한계에 가까워진 상황에서 AI 반도체와 스마트폰, 데이터센터, 웨어러블 기기, 초소형 의료센서 등에 활용될 차세대 소재로 주목받고 있다.

하지만 치명적인 약점이 있었다. 용액공정으로 제작한 2차원 반도체는 미세한 조각(flake) 형태로 무작위 분산돼 존재하기 때문에 위치와 크기, 두께가 제각각이어서 연구자가 현미경 앞에 붙어 앉아 쓸만한 시료를 눈으로 하나하나 직접 찾아야 했다. 그리고 그 위치에 맞춰 전극 회로를 일일이 수동 설계해야 했다. 많은 시간과 노동이 필요했고, 수천 개 이상의 소자를 댜량으로 만들거나 동시에 분석하는 것은 사실상 어려웠다.

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