ESDC Lab은 차세대 반도체 소자 및 집적 회로 기술 개발을 선도하는 연구실로, 반도체 소자의 설계, 시뮬레이션, 모델링, 회로 응용까지 전 주기를 아우르는 융합 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 피드백 전계효과 트랜지스터(FBFET), 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET), 강유전체 트랜지스터 등 신개념 소자 구조를 개발하여, 기존 CMOS 기술의 한계를 극복하고 미래 반도체 산업의 혁신을 이끌고 있습니다.
특히, 실리콘 나노와이어, 산화갈륨(β-Ga₂O₃), 니켈옥사이드(NiO) 등 다양한 신소재를 활용한 소자 및 센서 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 소자들은 초저전력, 고속 동작, 고집적화, 고신뢰성 등 첨단 반도체가 요구하는 핵심 특성을 갖추고 있으며, 3D NAND 플래시, DRAM, SRAM 등 메모리 소자뿐만 아니라, 로직 소자, 센서, 뉴로모픽 하드웨어 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다.
ESDC Lab은 반도체 소자의 컴팩트 모델 개발과 머신러닝 기반 특성 예측, TCAD 시뮬레이션, SPICE 모델링 등 첨단 시뮬레이션 및 모델링 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이를 통해 소자-회로-시스템 통합 설계의 효율성을 높이고, 개발 기간 단축 및 신뢰성 향상 등 실질적인 산업적 효과를 창출하고 있습니다.
또한, 신소재 기반의 고성능 센서 및 뉴로모픽 소자 개발에도 앞장서고 있습니다. 자외선(Deep UV) 포토디텍터, 전력반도체, 슈트키 다이오드 등 다양한 센서 소자를 개발하고, 생물학적 뉴런의 동작 원리를 모사한 뉴로모픽 회로 연구를 통해 초저전력·고집적 인공지능 하드웨어의 실현 가능성을 제시하고 있습니다.
이와 같은 연구 성과는 다수의 특허, 국내외 저명 학술지 논문, 산학협력 프로젝트, 국제 학회 발표 등으로 이어지고 있으며, ESDC Lab은 미래 반도체 및 스마트 시스템 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 연구실로 자리매김하고 있습니다.
ESDC Lab은 차세대 반도체 소자 설계와 집적 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 연구실에서는 피드백 전계효과 트랜지스터(FBFET), 터널링 전계효과 트랜지스터(TFET), 강유전체 트랜지스터 등 다양한 신개념 소자 구조를 탐구하며, 기존 CMOS 한계를 극복할 수 있는 새로운 소자 아키텍처를 제안하고 있습니다. 이러한 소자들은 초저전력, 고속 동작, 고집적화 등 미래 반도체 산업이 요구하는 핵심 특성을 갖추고 있습니다.
특히, 실리콘 나노와이어, 산화갈륨(β-Ga₂O₃) 기반 소자, 이종접합 구조 등 다양한 소재와 공정 기술을 융합하여 소자의 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. TCAD 시뮬레이션, SPICE 모델링, 실험적 특성 분석을 통해 소자의 전기적 특성, 신뢰성, 변동성 등을 정밀하게 평가하며, 이를 바탕으로 소자 설계 최적화 및 집적 회로 구현에 적용하고 있습니다.
이러한 연구는 3D NAND 플래시, DRAM, SRAM 등 메모리 소자뿐만 아니라, 로직 소자, 센서, 뉴로모픽 하드웨어 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. ESDC Lab의 소자 설계 및 집적 기술은 미래 반도체 산업의 혁신을 주도할 핵심 원천기술로 자리매김하고 있습니다.
컴팩트 모델 및 회로 수준 응용
ESDC Lab은 반도체 소자의 컴팩트 모델 개발과 이를 활용한 회로 수준 응용 연구에 집중하고 있습니다. 컴팩트 모델은 소자의 물리적 동작을 수학적으로 단순화하여 회로 시뮬레이션에 적용할 수 있도록 하는 핵심 기술로, 신뢰성 높은 반도체 회로 설계에 필수적입니다. 연구실에서는 BSIM, SPICE 등 표준 모델을 기반으로 차세대 소자에 적합한 맞춤형 컴팩트 모델을 개발하고, 머신러닝 기법을 접목하여 예측 정확도와 개발 효율을 극대화하고 있습니다.
이러한 컴팩트 모델은 메모리, 로직, 센서 등 다양한 회로 설계에 적용되어, 소자-회로-시스템 통합 설계의 효율성을 높이고 있습니다. 특히, TCAD-머신러닝 융합 모델을 통해 소자 특성 예측 및 파라미터 최적화, 개발 기간 단축 등 실질적인 산업적 효과를 창출하고 있습니다. 또한, FBFET, 강유전체 트랜지스터 등 신소자 기반의 인버터, 뉴런 회로, SRAM 등 회로 수준 응용 연구를 활발히 진행하고 있습니다.
이와 같은 연구는 반도체 소자와 회로의 경계를 허물고, 시스템 수준에서의 혁신적인 성능 향상과 신기능 구현을 가능하게 합니다. ESDC Lab의 컴팩트 모델 및 회로 응용 연구는 반도체 설계 자동화, 신뢰성 평가, 차세대 집적회로 개발 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
신소재 기반 고성능 센서 및 뉴로모픽 소자
ESDC Lab은 신소재를 활용한 고성능 센서 및 뉴로모픽 소자 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 산화갈륨(β-Ga₂O₃), 니켈옥사이드(NiO) 등 차세대 반도체 소재를 기반으로 한 자외선(Deep UV) 광센서, 전력반도체, 슈트키 다이오드 등 다양한 센서 소자를 개발하고, 이들의 고감도, 고신뢰성, 저전력 특성을 극대화하는 기술을 연구합니다. 실제로, NiO/β-Ga₂O₃ 이종접합 기반의 자외선 포토디텍터는 높은 선택성과 응답도를 달성하여, 자연광 환경에서도 신뢰성 있는 아크 검출이 가능한 센서로 주목받고 있습니다.
또한, 생물학적 뉴런의 동작 원리를 모사한 뉴로모픽 소자 및 회로 개발도 활발하게 이루어지고 있습니다. 피드백 전계효과 트랜지스터(FBFET)와 p-n-p-n 다이오드 구조를 활용한 뉴런 회로는 외부 바이어스 없이도 신경 발화 동작을 구현하며, 초저전력·고집적 뉴로모픽 하드웨어의 실현 가능성을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 인공지능, 엣지 컴퓨팅, IoT 등 차세대 정보처리 시스템의 핵심 기술로 각광받고 있습니다.
ESDC Lab의 신소재 기반 센서 및 뉴로모픽 소자 연구는 특허, 논문, 산학협력 프로젝트 등 다양한 성과로 이어지고 있으며, 미래 지능형 반도체 및 스마트 시스템 구현에 중요한 기여를 하고 있습니다.
