中 연구팀, 방사선 내성 강한 ‘군사용 2D 반도체 칩’ 개발

최대 10메가래드 극한 수준 감마선에도 완벽 작동

위성 명령·제어 시스템, 우주 컴퓨터·무기 등에 적용 가능

2D는 반도체 선폭 극한 줄이는 실리콘 방식의 한계 넘는 소재

[서울=뉴시스] 반도체 집적회로.(출처: 위키피디아) 2025.11.05.  *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스] 구자룡 기자 = 중국이 실리콘을 사용하지 않는 새로운 개념의 차세대 반도체 칩으로 주목받는 ‘2D 반도체’의 군사적 용도의 칩을 개발했다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 4일 보도했다.

신문은 중국 과학자들이 극한 수준의 방사선에도 견딜 수 있는 칩을 개발하는 데 있어 ‘역사적인 도약’을 이루었다고 전했다.

상하이 푸단대 저우펑 교수와 바오원중 교수가 이끄는 연구팀은 기존의 실리콘 기반 회로보다 방사선 내성이 더 강한 화합물인 이황화몰리브덴을 기반으로 한 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 칩을 개발했다.

이 칩은 위성의 명령 및 제어 시스템, 우주 컴퓨터와 무기 시스템 등에 다양하게 사용될 수 있다.

이 칩은 제조 후 다양한 특정 작업을 수행할 수 있도록 재구성할 수 있는 유연성이 있어 사용 중 업데이트가 필요할 수 있는 맞춤형 컴퓨팅 애플리케이션과 전자 시스템에 유용하다고 SCMP는 전했다.

저우 교수팀의 연구 결과는 국내 학술지 ‘내셔널 사이언스 리뷰’에 게재됐으며 “(실리콘 기반의) 단순 회로에서 복잡한 시스템으로 가는 2D 반도체가 역사적인 도약을 이룬 것”이라고 평가했다.

2차원 반도체는 실리콘 칩보다 훨씬 얇아 1나노미터 미만이다.

원자적으로 얇은 이 단층은 정밀한 전기 제어를 가능하게 하며, 작은 트랜지스터에서 전력이 누출되는 것을 막아 현재 실리콘 칩의 주요 문제를 해결할 수 있다. 

실험실 테스트 결과 이 칩은 최대 10메가래드(방사선 흡수선량의 단위)에 달하는 극한 수준의 감마선에 노출된 후에도 완벽하게 작동하는 것으로 나타났다.

이 정도의 감마선은 대부분의 실리콘 회로를 파괴하고 방사선에 노출된 사람은 사망에 이르게 할 수 있다.

연구팀은 저널 발표에서 “이 획기적인 기술은 중국에 고신뢰성 전자 부품을 개발할 수 있게 한다”며 “항공우주 시스템에서 부피가 큰 외부 차폐재에 대한 의존도를 크게 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다.

연구진은 또한 이황화몰리브덴의 원자적 얇음으로 인해 전자의 빠른 이동과 효율적이고 고속의 전환이 가능하다고 밝혔다.

저우 교수팀은 지난달 같은 저널에 AI 애플리케이션을 위한 2D 소재와 실리콘을 결합한 에너지 효율적인 플래시 메모리 칩을 개발했다고 발표한 바 있다고 SCMP는 전했다.

2D 반도체는 반도체 선폭을 극한까지 줄이는 기존 실리콘 반도체 방식의 한계를 넘어 소재 간 결합을 통해 성능을 끌어올리는 것이다.

과학계는 그래핀이나 이황화몰리브덴(MoS₂)과 같은 2차원 소재를 이용해 원자 한 층 두께로 극도로 얇으면서도 전기적 특성이 뛰어난 소재로 실리콘보다 빠르고 전력 소모가 적은 반도체를 만들 수 있다고 보고 있다.


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