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단일자속양자 집적회로의 개발과 응용

전문가 제언: ○ 정보통신의 기술이 발전함에 따라 빠른 시간 내에 많은 정보를 처리하여야 하는 전자산업 분야는 고속으로 작동하는 전자디바이스가 요구되고 있다. 현재의 반도체 제작기술은 나노기술 개발로 크게 향상되었으나 소비전력 면에서는 한계가 있다.

○ 초전도재료를 전자분야에 이용하는 것에는 주로 박막이 이용되고 있으며 이는 박막제조, 단결정성장 세라믹 가공기술이 기본이 되어 발전하고 있다. 이러한 분야에는 넓은 주파수 영역에서 응용되는 것과 디지털회로 분야에서 응용되는 것으로 대별된다.

– 그중 하나가 초전도박막 조셉슨 접합을 이용한 디지털 전자소자인 단일자속양자(SFQ)소자이다. 초전도 상태에서 미세한 전력으로 단일자속양자 상태로 변환시켜 빠른 전환속도로 작동되기 때문에 기존의 반도체 소자에 비하여 속도가 빠르고, 소비전력도 작다는 장점을 가지고 있다.

○ 초전도 디바이스를 이용한 소자와 회로기술은 고속성을 가지는 것과 고속성 및 저소비 전력성의 양면을 갖는 것으로 구분된다. 현재 응용되는 것에는 초전도 안테나, 초전도 센서, 주파수 필터, 고속파형 계측기 등이 있다.

○ SFQ 회로 응용에서도 A-D변환기, 어레이 형태의 스위치소자를 제작하여 시연하고 있다. 그 외에도 고주파 응용, X선 검출, 초전도 포토닉 공학, 테라헬츠 관련분야에 응용이 기대되고 있다. 규모가 큰 분야로는 패킷스위치와 양자컴퓨터에 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다.

○ 초전도 관련 분야는 아직도 발전 속도가 매우 느리고 상용화가 지연되어 있다. 또한 새로운 물질의 발견이나 제조도 진전을 못하고 있으나 상용화가 되면 그 효과가 매우 크기 때문에 계속적인 연구 개발이 필요하다고 생각한다.

저자: Shinichi YOROZU
자료유형: 학술정보