ASRL
전기전자공학부 김현우
ASRL(Advanced Semiconductor Research Laboratory, 차세대 반도체 소자 연구실)은 건국대학교 전기전자공학부에 소속된 연구실로, 차세대 로직 및 메모리 소자, 응용 회로 개발, 컴팩트 모델링, 소자 신뢰성 분석 등 반도체 분야의 핵심 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 본 연구실은 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET), 게이트 올 어라운드(GAA) 구조, 나노시트 FET, 페로일렉트릭 소자 등 첨단 반도체 소자의 설계와 동작 원리 규명에 중점을 두고 있습니다.
특히, TCAD 기반의 시뮬레이션과 실험적 검증을 통해 소자의 전기적, 열적, 신뢰성 특성을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 소자 구조의 최적화 및 새로운 소자 설계 가이드라인을 제시합니다. 또한, 컴팩트 모델링 연구를 통해 다양한 차세대 소자의 동작 특성을 수학적으로 모델링하여 실제 회로 설계 및 시스템 응용에 적용하고 있습니다. 이러한 모델링 기술은 주파수 더블러, TCAM, 신경망 회로 등 다양한 응용 회로의 성능 향상에 기여하고 있습니다.
소자 신뢰성 분석 분야에서는 방사선 효과, 자가 발열, 워크펑션 변동 등 소자의 장기적 신뢰성에 영향을 미치는 다양한 요인을 체계적으로 연구합니다. 이를 통해 소자의 내구성 향상과 신뢰성 확보를 위한 구조적/공정적 개선 방안을 제시하고, 실제 반도체 산업 현장에 적용 가능한 솔루션을 개발하고 있습니다.
본 연구실은 국내외 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등 다양한 연구 성과를 창출하고 있으며, 인메모리 컴퓨팅, 고집적 메모리, 신경망 회로 등 미래 반도체 응용 분야에서의 기술 혁신을 선도하고 있습니다. 또한, 학부 및 대학원 연구 인력 양성에도 힘쓰며, 차세대 반도체 산업을 이끌어갈 인재를 배출하고 있습니다.
ASRL은 앞으로도 첨단 반도체 소자 및 회로 분야에서 창의적이고 혁신적인 연구를 지속하여, 국내외 반도체 산업 발전과 학문적 성과 창출에 기여할 것입니다.
Ferroelectric Devices
Resistive RAM (RRAM)
Tunnel Field-Effect Transistors (TFET)
차세대 로직 및 메모리 반도체 소자 개발
차세대 로직 및 메모리 반도체 소자 개발은 현대 정보화 사회에서 필수적인 연구 분야로, 본 연구실은 고성능, 저전력, 고집적화가 가능한 새로운 소자 구조와 회로를 설계하고 구현하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET), 게이트 올 어라운드(GAA) 구조, 나노시트 FET, 그리고 페로브스카이트 기반 소자 등 다양한 차세대 소자 구조를 연구하고 있습니다. 이러한 소자들은 기존 CMOS 한계를 극복하고, 더욱 빠르고 효율적인 연산 및 저장 기능을 제공할 수 있도록 설계됩니다.
본 연구실은 TCAD(Technology Computer-Aided Design) 시뮬레이션을 적극적으로 활용하여 소자의 전기적 특성, 열적 특성, 신뢰성 등을 정밀하게 분석합니다. 이를 통해 소자 구조의 최적화, 재료 선택, 공정 변수의 영향 등을 체계적으로 평가하며, 실험적 검증과 시뮬레이션 결과를 연계하여 신뢰성 높은 연구 결과를 도출합니다. 또한, FinFET, 나노시트 FET, 포크시트 FET 등 다양한 신개념 소자 구조의 동작 원리와 성능 한계를 규명하고, 실제 회로 응용에 적합한 설계 가이드라인을 제시합니다.
이러한 연구는 고성능 모바일, 인공지능, 사물인터넷(IoT) 등 다양한 첨단 IT 분야에 적용될 수 있으며, 미래 반도체 산업의 경쟁력 확보에 중요한 역할을 합니다. 본 연구실은 국내외 학술지 및 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등을 통해 연구 성과를 적극적으로 확산시키고 있으며, 차세대 반도체 소자 분야에서 선도적인 연구실로 자리매김하고 있습니다.
컴팩트 모델링 및 소자 신뢰성 분석
컴팩트 모델링은 반도체 소자의 동작 특성을 수학적으로 모델링하여 회로 설계에 적용할 수 있도록 하는 핵심 기술입니다. 본 연구실은 페로일렉트릭 소자, 산화물 반도체 채널 소자, 터널링 소자 등 다양한 차세대 소자에 대한 컴팩트 모델을 개발하고, 이를 기반으로 실제 회로 시뮬레이션 및 시스템 설계에 활용하고 있습니다. 특히, TCAD 시뮬레이션과 실험 데이터를 융합하여 물리 기반의 정확한 모델을 구축하고, 주파수 더블러, TCAM, 신경망 회로 등 다양한 응용 회로에 적용하고 있습니다.
소자 신뢰성 분석 분야에서는 방사선 효과, 자가 발열 효과, 워크펑션 변동, 결함 및 열화 현상 등 소자의 장기적 신뢰성에 영향을 미치는 다양한 요인을 체계적으로 연구합니다. 이를 위해 전기적 특성 측정, 온도 변화 실험, 스트레스 테스트, TCAD 기반 신뢰성 시뮬레이션 등 다양한 방법론을 활용하여 소자의 내구성과 신뢰성 한계를 규명합니다. 또한, 신뢰성 향상을 위한 구조적/공정적 개선 방안을 제시하고, 실제 반도체 공정 및 제품 개발에 적용 가능한 솔루션을 도출합니다.
이러한 연구는 고집적 메모리, 인메모리 컴퓨팅, 신경망 회로 등 미래 지향적 반도체 응용 분야에서 필수적인 기반 기술로, 차세대 반도체 소자의 상용화와 산업적 활용에 중요한 기여를 하고 있습니다. 본 연구실은 국내외 반도체 학회, 산업체와의 협력을 통해 신뢰성 분석 및 모델링 분야에서 활발한 연구 활동을 이어가고 있습니다.
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Optical characterization of GaN-based LED devices through spectroscopic ellipsometry
Seokwoo Hong, Sihyun Kim, Hyunwoo Kim, Ickhyun Song, Jang Hyun Kim, Garam Kim*
Optics & Lase Technology, 2025
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Analysis of thermal effects according to channel and drain contact metal distance
Un Hyun Lim, Young Suh Song, Hyunwoo Kim, Jang Hyun Kim*
Case Studies in Thermal Engineering, 2025
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Analysis of Single-Event Transient in Tunneling-Based Ternary CMOS With Gate-All-Around Structure
Hyeong-Chan Son, Hyunwoo Kim*
IEEE ACCESS, 2024
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양방향 전류 제어가 가능한 터널링 전계효과 트랜지스터 기반의 주파수 더블러 구현
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인메모리 컴퓨팅 아키텍처의 비교 연구 : 낸드플래시와 멤리스터 크로스바