📡 6G 시대를 앞당길 혁신적 반도체 기술 – 브리스톨대의 SLCFETs

 

6G는 단순한 네트워크 진화가 아니라, 우리의 삶 전반을 혁신할 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 영국 브리스톨대학교 연구진이 개발한 **슈퍼래티스 캐스틸레이티드 전계효과 트랜지스터(SLCFETs)**는 6G의 요구조건을 만족시킬 차세대 증폭기 성능을 가능하게 할 중요한 돌파구로 평가받습니다.

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🔍 6G 혁신의 필요성과 갈륨 나이트라이드(GaN)의 역할

• 자율주행차, 원격 의료, 몰입형 가상현실 등 6G 기반의 서비스는 초고속∙초저지연∙초대역폭 통신을 필요로 합니다.
• 이를 위해 핵심 반도체 부품인 GaN 기반 고주파 증폭기는 기존 5G 대비 훨씬 빠르고, 높은 전력 출력과 신뢰성을 제공해야 합니다.

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🧩 브리스톨대 연구진의 핵심 성과

✅ 연구팀은 GaN 소자의 성능을 혁신적으로 끌어올리는 래치(latch) 효과를 발견했습니다.
✅ 이 효과를 활용해 W-밴드(75~110GHz) 영역에서 세계 최고 수준의 고주파 성능을 달성했습니다.
✅ 연구진이 개발한 SLCFET는 1000개 이상의 채널 핀(fins)을 병렬로 배치해 전류 구동력을 크게 강화했습니다.

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🔬 래치 효과의 과학적 규명

• 연구팀은 초정밀 전기 측정과 광학 현미경 분석을 동시에 활용해, 래치 효과가 발생하는 위치를 1000개 이상의 핀 중 가장 넓은 핀에 국한됨을 밝혀냈습니다.
• 3D 시뮬레이션 모델을 통해 실험 결과를 검증하고, 장시간 신뢰성 평가를 진행해 래치 효과가 소자 안정성에 악영향을 미치지 않음을 확인했습니다.
• 특히 각 핀을 둘러싼 얇은 절연막(디엘렉트릭 층)이 신뢰성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 점이 밝혀졌습니다.

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🚀 실용화를 위한 다음 단계

• 연구팀은 향후 전력 밀도를 더욱 높여 소자의 성능을 한층 향상시키고, 더 넓은 사용자층에 서비스를 제공할 수 있도록 연구를 지속할 계획입니다.
• 브리스톨대의 협력 산업 파트너들과 함께 상용화를 추진 중입니다.

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🌍 연구의 사회적 파급효과

이 기술은 단순히 빠른 통신을 넘어서,

• 원격 수술과 같은 첨단 의료 서비스,
• 전 세계 동시통역을 가능케 하는 실시간 언어 전송,
• 대규모 사물인터넷(IoT) 환경 구축,
• 에너지 효율을 높여 탄소중립(Net-Zero) 목표 달성에 기여하는 차세대 전자기기에 폭넓게 응용될 전망입니다.

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🔗 출처

• Akhil S. Kumar 외, “Gallium nitride multichannel devices with latch-induced sub-60-mV-per-decade subthreshold slopes for radiofrequency applications”, Nature Electronics, 2025년 5월 22일자 발표.

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