UNIST教授、メモリー微細化0.5ナノを実現化する理論をサイエンス誌に発表

半導体 研究開発

UNIST教授、メモリー微細化0.5ナノを実現化する理論をサイエンス誌に発表

サムスン電子の広報は3日、サムスン未来技術育成事業によって支援された、UNIST(蔚山科学技術院)エネルギー&化学工学部イ・ジュニ教授の研究チームが、次世代メモリー半導体の集積度を1000倍以上向上させることができる理論と素材を発表したと伝えた。

同研究では、2日(米国現地時間)、世界的な学術誌「サイエンス(Science)」に掲載された。

サムスン電子は、「サイエンスに純粋な理論論文が掲載されているのは、非常にまれなケースである」とし、「国内研究チームが単独で行った同研究は、理論的厳密性と独創性、産業波及力を認められたことで掲載された」と強調した。
 

■原子間の弾性作用を相殺させる物理現象を発見し、半導体に適用

半導体業界は、素子の性能を向上させるために、微細化を介して単位面積当たりの集積度を高めてきた。

しかし、データの保存のためには、弾性的に接続された数千個の原子集団である「ドメイン」が必ず必要であり、一定水準以下にサイズを小さくすることができないという制約があった。

半導体素子が限界レベル以下に小さくすると、情報を保存する能力が消える「スケーリング(Scaling)」の現象が発生するからである。そうなると、半導体の基本動作原理である0と1を正しく実装することができなくなる。
 

(写真:UNISTのイ・ジュニ教授=サムスン電子提供)
 
イ・ジュニ教授の研究チームは、「酸化ハフニウム(HfO₂)」という半導体材料の酸素原子に電圧を加えると、原子間の弾性が消える物理現象を新たに発見し、半導体に適用して保存容量の限界を突破することに成功した。

この現象を適用すると、個々の原子を制御することができ、酸素原子4個のデータ(1bit)保存が可能となり、データの保存のために、数十nm(ナノメートル)の大きさのドメインが必要である業界の通念を覆した。
 

■メモリー半導体0.5 nmまで微細化可能、集積度1,000倍以上工場

酸化ハフニウムは、現在のメモリー半導体工程で一般的に使用される素材で、この現象を適用する場合、スマートフォン、タブレットなど、さまざまな製品のメモリー性能を一層引き上げることができ、産業界に波及が大きいと予想される。

研究チームは、特に、今回の研究結果を適用することで、半導体の小型化時に保存能力が消える問題も発生していない現在の10nmレベルに止まっている半導体プロセスを0.5nmまで微細化することができ、メモリーの集積度が従来比約1,000倍以上向上すると予想した。

イ・ジュニ教授は「個々の原子の情報を保存する技術は、原子が割れない範囲内で最高の集積技術」とし、「この技術を活用すれば、半導体の小型化がさらに加速するものと期待されている」と述べた。

今回の研究は、2019年12月、サムスンの未来技術育成事業課題として選定され、研究支援を受け、韓国科学省(科学技術情報通信部)の未来素材ディスカバリー事業支援も受けて行われた。

一方、サムスン未来技術育成事業は、国の将来の科学技術研究支援のため、2013年から10年間で1兆5千億ウォンを支援する予定であり、これまでに589個の課題に7,589億ウォンの研究費を執行した。
 
(参考記事:「韓国IBS「ナノ粒子3次元構造の分析成功」」)
 


 
 
あなたの感想をSNSでシェアする


この記事について、あなたの感想は?
  • 強い関心がある
  • 関心がある
  • どちらでもない
  • 関心がない
  • 全く関心がない