진공관이 부활하나? 나노 기술을 이용한 새로운 진공 채널 트랜지스터 개발 중

미국 NASA 에임즈 연구센터의 연구진들은 현재 공정 한계에 다다르기 직전인 반도체 소자인 트랜지스터를 대체할 새로운 방식으로, 이미 트랜지스터에 밀려 거의 사용되지 않는 진공관의 방식을 이용한 진공 채널 트랜지스터를 만드는데 성공했다고 밝혔다.

현재의 반도체는 대량의 MOSFET을 한 곳에 집적했지만, 게이트 전극 사이에 전자가 흐르지 못하게 만드는 산화물 층은 겨우 몇 나노미터 크기로 줄어들어 있다. 결국 산화물 반도체는 크기가 줄어들수록 그 공정에는 한계에 이를 수 밖에 없었다.

현재의 실리콘 산화물 반도체를 대체할 방식으로 탄소 나노튜브나, 나노와이어, 그래핀이 집중적으로 개발되고 있으며 이들 기술중 작은 변화를 통해 진공 트랜지스터로 회귀하게 되었다고 전했다.

이번 연구진이 개발에 성공한 진공 트랜지스터는 현재 최고속도에 이른 실리콘 트랜지스터보다 수 배 빠른 460Ghz에서 작동했으며, 이는 진공 채널 트랜지스터의 작동 속도는 Thz의 속도에 다다를 수 있으며, 기존 반도체가 전자가 원자에 충돌함으로써 생기는 저항으로 발생하는 열을 진공 채널 트랜지스터는 걱정할 필요가 없다고 밝혔다.

현재 진공 채널 트랜지스터는 개발 초기 단계지만, 기존 산화물 게이트 트랜지스터의 공정 개선을 더이상 할 수 없었던 절연체의 두께를 해소할 수 있으며 나노 크기로 미세화되면 기존 진공관이 가지고 있던 많은 문제점을 해결할 수 있다고 전했다.