1000배 더 빠르게 제조하는 원자규모 컴퓨터
1000배 더 빠르게 제조하는 원자규모 컴퓨터
  • 금민호 기자
  • 승인 2019.12.11 18:01
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[퓨처타임즈=금민호기자] 컴퓨터가 현대 생활의 거의 모든 측면에 계속 침투함에 따라 환경에 부정적인 영향을 미친다. 최근의 추정에 따르면, 오늘날의 컴퓨터에 전력을 공급하는데 필요한 전력은 매년 총 1기가톤 이상의 탄소 배출량을 대기로 방출한다. 이제 과학자들은 더 많은 데이터를 저장하고 100배 적은 전력을 소비하는 초 고효율, 원자 규모의 컴퓨터를 가능하게 하는 새로운 제조 공정을 개발했다.

과학자들은 기존의 하드 드라이브 보다 훨씬 작은 공간에 더 많은 데이터를 저장하고 훨씬 적은 전력을 소비하는 컴퓨터용 초고밀도 메모리 어레이를 만들기 위해 단일 원자를 조작했다. 수소 리소그래피로 알려진 기술에서 연구원들은 주사 터널링 현미경(STM)의 팁을 사용하여 실리콘 표면에 결합 된 단일 수소 원자를 제거 할 수 있다. 수소 원자에 결합되거나 결여 된 실리콘 원자의 패턴은 데이터를 저장하는 이진 코드를 형성한다.

그러나 STM 팁이 정확한 위치에서 수소 원자를 픽업하고 증착해야 하기 때문에 데이터를 다시 쓸 때 병목 현상이 발생한다. 캐나다 앨버타대학교 물리학과의 로버트 월코우(Robert Wolkow) 교수가 이끄는 연구팀은 원자 메모리 어레이를 다시 작성하는 보다 효율적인 방법을 개발하고자 했다.

연구원들은 24비트 메모리 어레이의 첫 번째 줄에서 이진 데이터를 다시 작성했다. 문자 "M"(하단 이미지)을 인코딩하기 위해 수소 분자를 사용한다 (상단 이미지, 적색 화살표).
연구원들은 24비트 메모리 어레이의 첫 번째 줄에서 이진 데이터를 다시 작성했다. 문자 "M"(하단 이미지)을 인코딩하기 위해 수소 분자를 사용한다 (상단 이미지, 적색 화살표).

연구원들은 수소 원자로 덮인 실리콘 표면을 준비했다. 수소 리소그래피로 데이터를 쓰기 위해 특정 원자를 제거했다. 과학자들은 재 기록 하고자 하는 비트 옆에 여분의 수소 원자를 제거함으로써 챔버에 주입 된 수소 가스를 끌어들이는 반응 사이트를 만들 수 있음을 발견했다. 단일 수소 가스(H2) 분자를 두 개의 인접한 사이트에 결합하면 사이트가 지워져 새로운 이진 코드를 작성할 수 있다.

수소 분자를 "분자 지우개"로 사용하여 데이터를 다시 쓰면 STM팁에 개별 수소 원자를 도입하는 것보다 훨씬 빠르고 쉽다. 이 팀은 이 기술이 작은 24비트 메모리 어레이를 다시 쓰는 능력을 보여주었다. 이 새로운 방법은 원자 규모의 컴퓨터를 1,000배 더 빠르게 제조 할 수 있게 해 실제 제조에 대비할 수 있게 한다고 연구원들은 말했다.

그들의 연구는 저널 ACS Nano에 실렸다.


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