초저전력 메모리·보안·센서 분야
혁신 기술로 차세대 반도체 청사진 제시
삼성전자·SK하이닉스 소속 연수 연구원과 공동연구[이데일리 김현아 기자] 서울대학교 공과대학 전기정보공학부 이종호 교수(전 과학기술정보통신부 장관)가 이끄는 연구팀이 세계 최고 권위의 반도체 기술 학회 ‘IEEE IEDM(International Electron Devices Meeting) 2025’에서 총 3편의 논문을 채택·발표하는 성과를 거뒀다.
IEDM은 글로벌 반도체 업계와 학계가 가장 주목하는 행사로, 단일 연구팀의 다수 논문 채택은 드문 성과다.
이번 연구는 초저전력 메모리, 하드웨어 기반 보안 반도체, 지능형 가스센서 시스템 등 차세대 반도체 핵심 분야를 모두 포괄하며 소재·소자·시스템을 잇는 융합 연구의 성과로 평가된다.
초저전력 메모리·보안 칩·지능형 센서… 3대 분야서 기술 혁신
최근 AI·IoT·자율주행 확산으로 저전력·고신뢰 반도체 기술 수요가 급격히 증가하고 있지만, 기존 반도체는 전력 소모·보안성·감지능력 등 여러 한계를 갖고 있다. 이 교수팀은 이를 해결할 핵심 대안을 제시했다.
첫 번째 연구는 강유전체 메모리(Ferroelectric Memory) 성능을 획기적으로 개선한 기술이다. 연구진은 HfZrO₂(헤프늄 지르코늄 산화물) 기반 박막에 ‘의사격자(pseudomorphic)’ 구조를 도입해 세계 최고 수준의 분극 특성과 초저전력 구동을 동시에 구현했다. 이는 차세대 AI와 뉴로모픽 칩 개발의 기반 기술로 기대된다.
두 번째 연구는 자기터널접합(MTJ)을 활용한 하드웨어 보안(PUF) 기술이다. 소자 자체의 확률적 붕괴 특성을 이용해 복제 불가능한 보안 키를 생성·은닉하는 방식을 입증했으며, 고온에서도 안정성이 유지되는 것으로 확인됐다. 차량·스마트폰·국방 시스템 등 고신뢰 보안이 필요한 분야에서 활용 가능성이 크다.
세 번째 연구는 서울대 정규원 교수팀과 공동 수행한 지능형 가스센서 시스템이다. 센서와 회로를 단일 칩에 통합하고, ‘자기상쇄(Self-Cancellation)’ 회로 구조를 도입해 초저전력·초소형 설계를 구현했다. 이 시스템은 외부 신호처리 없이 혼합 가스 중 특정 가스를 선택적으로 감지할 수 있으며, 계란 부패 정도를 실시간 측정하는 시연에도 성공했다.
상용 공정과 호환… 실용화 가능성 ‘매우 높아’
세 기술은 모두 기존 CMOS(반도체 표준 공정)와 그대로 호환된다는 점에서 산업적 활용 가능성이 매우 높다는 평가를 받는다. 이는 별도의 특수 장비나 공정을 새로 갖추지 않아도 된다는 의미로, 상용화 속도를 크게 앞당길 수 있는 중요한 장점이다.
초저전력 메모리 기술은 인공지능(AI) 칩이나 뉴로모픽 반도체처럼 대규모 연산을 수행하면서도 전력 효율이 중요한 분야에 즉시 적용할 수 있다.
보안 칩 기술은 스마트폰과 사물인터넷(IoT) 기기, 차량 전장 시스템, 국방 장비 등 고신뢰 인증이 필수적인 장치에 활용도가 높다.
지능형 센서 시스템은 식품 신선도 감지, 환경 감시, 모바일 기기용 센서, 의료 진단 장비, 산업 안전 시스템 등 폭넓은 영역에서 실용화가 가능하다.
이종호 교수팀의 연구는 AI·보안·센서 등 첨단 산업 전반에서 바로 활용될 수 있는 기반 기술을 제시하며, 반도체 기술의 확장성과 산업적 파급력을 동시에 입증한 셈이다.
“국내 기술이 세계적 경쟁력 입증”… 이종호 교수 소회
이종호 교수는 이번 성과에 대해 “반도체 소재·소자·시스템을 아우르는 융합 연구가 세계 무대에서 인정받았다는 데 큰 의미가 있다”면서 “국내 기술이 AI·보안·센서 등 다양한 분야에서 글로벌 경쟁력을 갖고 있음을 보여준 연구다. 앞으로 이 성과가 차세대 반도체 기술의 실용화로 이어지도록 연구를 지속할 계획”이라고 했다.
이번 논문의 주저자 상당수는 삼성전자(005930)·SK하이닉스(000660) 소속 연수 연구원과 서울대 박사·박사후연구원으로 구성돼 산학 협력의 대표적 성공 사례로도 평가된다.
유상우 연구원(SK하이닉스 학위연수·박사과정), 이경민 연구원(삼성전자 학술연수·박사과정), 구륜한 박사(서울대 박사후연구원), 신훈희·박진우 연구원(박사·박사후 과정)등이 참여했다.
연구실은 향후 AI·보안·센서 분야가 모두 결합된 통합 반도체 시스템 연구를 지속할 계획이다.
혁신 기술로 차세대 반도체 청사진 제시
삼성전자·SK하이닉스 소속 연수 연구원과 공동연구[이데일리 김현아 기자] 서울대학교 공과대학 전기정보공학부 이종호 교수(전 과학기술정보통신부 장관)가 이끄는 연구팀이 세계 최고 권위의 반도체 기술 학회 ‘IEEE IEDM(International Electron Devices Meeting) 2025’에서 총 3편의 논문을 채택·발표하는 성과를 거뒀다.
IEDM은 글로벌 반도체 업계와 학계가 가장 주목하는 행사로, 단일 연구팀의 다수 논문 채택은 드문 성과다.
이번 연구는 초저전력 메모리, 하드웨어 기반 보안 반도체, 지능형 가스센서 시스템 등 차세대 반도체 핵심 분야를 모두 포괄하며 소재·소자·시스템을 잇는 융합 연구의 성과로 평가된다.
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최근 AI·IoT·자율주행 확산으로 저전력·고신뢰 반도체 기술 수요가 급격히 증가하고 있지만, 기존 반도체는 전력 소모·보안성·감지능력 등 여러 한계를 갖고 있다. 이 교수팀은 이를 해결할 핵심 대안을 제시했다.
첫 번째 연구는 강유전체 메모리(Ferroelectric Memory) 성능을 획기적으로 개선한 기술이다. 연구진은 HfZrO₂(헤프늄 지르코늄 산화물) 기반 박막에 ‘의사격자(pseudomorphic)’ 구조를 도입해 세계 최고 수준의 분극 특성과 초저전력 구동을 동시에 구현했다. 이는 차세대 AI와 뉴로모픽 칩 개발의 기반 기술로 기대된다.
두 번째 연구는 자기터널접합(MTJ)을 활용한 하드웨어 보안(PUF) 기술이다. 소자 자체의 확률적 붕괴 특성을 이용해 복제 불가능한 보안 키를 생성·은닉하는 방식을 입증했으며, 고온에서도 안정성이 유지되는 것으로 확인됐다. 차량·스마트폰·국방 시스템 등 고신뢰 보안이 필요한 분야에서 활용 가능성이 크다.
세 번째 연구는 서울대 정규원 교수팀과 공동 수행한 지능형 가스센서 시스템이다. 센서와 회로를 단일 칩에 통합하고, ‘자기상쇄(Self-Cancellation)’ 회로 구조를 도입해 초저전력·초소형 설계를 구현했다. 이 시스템은 외부 신호처리 없이 혼합 가스 중 특정 가스를 선택적으로 감지할 수 있으며, 계란 부패 정도를 실시간 측정하는 시연에도 성공했다.
상용 공정과 호환… 실용화 가능성 ‘매우 높아’
세 기술은 모두 기존 CMOS(반도체 표준 공정)와 그대로 호환된다는 점에서 산업적 활용 가능성이 매우 높다는 평가를 받는다. 이는 별도의 특수 장비나 공정을 새로 갖추지 않아도 된다는 의미로, 상용화 속도를 크게 앞당길 수 있는 중요한 장점이다.
초저전력 메모리 기술은 인공지능(AI) 칩이나 뉴로모픽 반도체처럼 대규모 연산을 수행하면서도 전력 효율이 중요한 분야에 즉시 적용할 수 있다.
보안 칩 기술은 스마트폰과 사물인터넷(IoT) 기기, 차량 전장 시스템, 국방 장비 등 고신뢰 인증이 필수적인 장치에 활용도가 높다.
지능형 센서 시스템은 식품 신선도 감지, 환경 감시, 모바일 기기용 센서, 의료 진단 장비, 산업 안전 시스템 등 폭넓은 영역에서 실용화가 가능하다.
이종호 교수팀의 연구는 AI·보안·센서 등 첨단 산업 전반에서 바로 활용될 수 있는 기반 기술을 제시하며, 반도체 기술의 확장성과 산업적 파급력을 동시에 입증한 셈이다.
“국내 기술이 세계적 경쟁력 입증”… 이종호 교수 소회
이종호 교수는 이번 성과에 대해 “반도체 소재·소자·시스템을 아우르는 융합 연구가 세계 무대에서 인정받았다는 데 큰 의미가 있다”면서 “국내 기술이 AI·보안·센서 등 다양한 분야에서 글로벌 경쟁력을 갖고 있음을 보여준 연구다. 앞으로 이 성과가 차세대 반도체 기술의 실용화로 이어지도록 연구를 지속할 계획”이라고 했다.
이번 논문의 주저자 상당수는 삼성전자(005930)·SK하이닉스(000660) 소속 연수 연구원과 서울대 박사·박사후연구원으로 구성돼 산학 협력의 대표적 성공 사례로도 평가된다.
유상우 연구원(SK하이닉스 학위연수·박사과정), 이경민 연구원(삼성전자 학술연수·박사과정), 구륜한 박사(서울대 박사후연구원), 신훈희·박진우 연구원(박사·박사후 과정)등이 참여했다.
연구실은 향후 AI·보안·센서 분야가 모두 결합된 통합 반도체 시스템 연구를 지속할 계획이다.
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