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[표지로 읽는 과학_네이처] 반도체 기판 무한으로 재활용 할 수 있다

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2017년 04월 23일 18:00 프린트하기

네이처 제공
네이처 제공

인쇄를 마친 종이가 프린터에서 빠져나오듯, 전자회로가 딱딱한 기판에서 연이어 떨어져 나온다.

 

이번 주 학술지 ‘네이처’에는 반도체 웨이퍼 기판을 무한으로 재활용할 수 있는 제조기법을 개발한 한국인 연구자의 연구결과가 표지로 등장했다. 그림 속 회색물질의 정체는 반도체의 기판, 파란색은 전자회로를 의미한다.

 

김지환 매사츄세츠공과대(MIT) 교수팀은 반도체 제작비용의 20% 이상을 차지하는 웨이퍼 기판을 재활용 할 수 있는 제조기법을 개발했다고 학술지 ‘네이처’ 20일자에 발표했다. 2016년 전 세계에서 한 해 간 반도체 제작에 소요된 비용 339억 달러(약 38조4700억 원) 중 기판 제작에 쓰인 비용만 72억 달러(약 8조1750억 원)에 달한다.

 

연구진은 새로 개발한 이 제조기법을 일종의 ‘전자회로 복사기’라고 설명했다. 한 대의 프린터로 여러 개의 인쇄물을 찍어내듯, 기판 한 개를 이용해 여러 개의 전자회로를 찍어낼 수 있기 때문이다. 기존에 사용하던 기판은 전자회로와 서로 잘 떨어지지 않기 때문에 사실상 1회용에 그쳤다.

 

기술의 핵심은 ‘꿈의 신소재’라는 별명을 가진 그래핀에 있다. 그래핀은 흑연을 한층 떼어낸 얇은 막으로 표면이 미끄럽다. 이 때문에 다른 재료에 잘 달라붙지 않아 쉽게 떼어낼 수 있다는 특징을 가진다. 기판 위에 그래핀을 올려둔 위 전자회로를 새기면 기판의 손상 없이 회로를 분리해낼 수 있는 것이다.

 

연구진이 개발한 제조기법은 고성능 반도체 개발을 이끌 수 있다는 장점도 있다. 과학자들의 연구 결과 현재 사용되는 실리콘 기반의 기판보다 높은 성능을 보이는 기판 소재들이 개발됐지만, 비용의 문제로 상용화에 이르지는 못했다. 기판을 재활용할 수 있게 되면 비용 문제가 해결되기 때문에 고성능 전자기기 개발이 수월해진다.

 

김 교수는 “딱딱한 기판 없이 전자회로만 따로 사용할 수 있기 때문에 유연한 전자기기로 제작할 수도 있다”며 “표면과 상관없이 어디나 부착할 수 있기 때문에 자동차나 의류의 표면을 코팅하는 전자기기 개발로 이어질 것”이라고 말했다.

 

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