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국가적 필요성 2008 년 미국 제 2 의 최대 수출품목이었을 정도로 반도체산업은 오늘날 경제의 주된 동력인 동시에 , 1990 년대 이래 글로벌 경제를 특징짓는 생산성 소득의 막대한 부분을 차지해 왔다 . 컴퓨터 기술의 비약적 성능개선을 예측해낸 무어의 법칙 ( 마이크로 칩의 저장 용량이 2 년마다 배로 증가한다는 Intel 사의 G. Moore 가 제창한 법칙 )에 힘을 얻어, 지난 40 년 간 반도체 분야의 성장은 더욱 두드러졌는데 , 이는 반도체 프로세서와 메모리 장치의 축소지향을 위한 끊임없는 노력 덕분이었다 . 이들 기기의 물리적인 길이척도 (length scale) 는 이제 원자크기의 수준까지 이르렀지만 , 장치가 지닌 기초물리학적 한계로 인해 향후 추가적인 진보는 어려울 것이라고 여겨져 왔다 . 장치 축소는 처리속도 향상 , 장치 전환에너지 절감 , 시스템기능향상 , 비트당 제조비용 절감 등에 있어 대단히 중요하지만 , 핵심부분의 크기가 작아질수록 , 터널링과 양자효과가 떨어지면서 궁극적으로는 장치 성능을 저해할 수 있기 때문이다 . 이를 극복하기 위해 , 나노과학 , 공학 , 기술에 기반을 둔 획기적 접근법이 시도되고 있으며 , 이는 전자기기의 본질뿐 만 아니라 제조방법의 핵심까지도 바꾸어 버릴 것으로 예상된다 . 이들 분야의 성공적인 국내 R D 를 적극적으로 지원함으로써 미국에 21 세기 전자 상거래를 선도할 국내 제조업의 기초를 마련할 수 있다 . 다부처간 R D 이니셔티브의 목적은 새로운 나노급 제작공정과 나노전자소자 부문을 진일보시킬 대변혁을 가져올 제품 , 장치 , 시스템 , 구조물을 생산하는 혁신적 개념을 발견하고 이를 이용하는 것이다 . 5 가지 추진분야를 제시한다 . 1. 컴퓨팅을 위한 새롭거나 또는 대체적인 ldquo; 상태변수 (state variables), rdquo; 구조물 발굴 내용 : 기존 트랜지스터에서 사용되는 전하이동 (charge transfer) 외의 ldquo; 상태변수 (state variables) rdquo; 는 이제까지 구상단계로만 존재했으나, 이를 실현하여 전자스핀 , 자기 , 양자연결기술 , 등 . 향후 ldquo; 녹색 rdquo; 전자기기 제조공정의 발전이 가능함. 예상결과 : CMOS 기술 이상을 미국회사가 만드는 마이크로전자 제품에 통합시킬 수 있는 새로운 측량법 시연 , 에너지효율성 높은 트랜지스터 및 메모리를 가능하게 하는 혁신적 측량법 개발 외 . 2. 광자제어기술와 나노전자소자의 통합 내용 : 광통신 및 컴퓨터 분야 이상의 광범위한 활용성을 지닌 기술 . 마이크로 전자산업에서 비용대비 높은 효과를 지닌 광연결기술에 대한 수요 증가 . 연계부문인 플라즈몬 응용기술이 오늘날 급성장 . 이 둘의 장점만을 이용하여 전혀 새로운 빛 자원 , 탐지기 , 센서 , 주파수변환기 등을 개발 . 예상결과 : 광연결기술에서 플라즈몬의 역할에 대한 이해 , 통합된 광학 인터커넥트를 통한 광학 성능장치 개선 . 3. 탄소기반 나노전자소자 발굴 내용 : 탄소 나노물질 , 탄소 나노튜브 , 그라핀 (grapheme). 그라핀 기술을 반도체의 속도를 혁신적으로 높일 수 있다 . 전자소자 제조분야에서 미국을 5 년 이상 선도하게 만들고 , 초저전력 메모리제조 분야 미국의 주도권을 지키고 , 21 세기 미래 직업군 창출을 목적 . 예상결과 : 탄소기반 전자제품을 표준 CMOS 프로세스와 통합하여 탄소기반 반도체 산업 육성 . 4. 양자정보시스템을 위한 나노급 공정 및 현상 발굴 내용 : 나노급 장치에서 양자의 물리적 효과를 이해하고 통제함으로써 정보기술의 기초를 바꿀 수 있음 . 전자상거래 , 은행 등에 사용되는 정보보안을 바꿀 수 있는 Shor 의 알고리즘에 응용 . 예상결과 : 다이아몬드 소재 및 양자정보시스템을 위한 나노구조의 역할에 대한 이해 증진 , 나노공동 (nanocavity) 안의 양자점 (quantum dots) 으로 구성된 광결정 (photonic crystals) 안의 양자 네트워크 생성 5. 국가 나노전자소자연구 및 제조인프라 네트워크 : 대학교기반 인프라 내용 : 현재 미국의 나노소자연구관련 학계 시설은 다른 선진국의 대규모 투자와 비교해 뒤쳐져있는 상황 . 이를 해결하기 위해 대학연구센터의 기금과 NNI 의 일부인 정부연구소와의 협력을 바탕으로, NNI 에 참여 기구들은 대학기반 네트워크 수립을 계획. 나노소재설비에 대한 전문운영자를 고용하고 또한 이들을 제공하기 위한 재정지원 필요 . 대학연구소는 나노소자부문에 있어서 미국의 리더십 지속에 노력을 기울일 필요가 있음. |
