1
00:00:01,246 --> 00:00:04,830
한때는 컴퓨터가 방 크기만 했습니다.

2
00:00:04,854 --> 00:00:06,446
지금은 주머니에 들어가죠.

3
00:00:06,470 --> 00:00:07,641
손목 위에도 있고요.

4
00:00:07,665 --> 00:00:10,984
심지어 몸 안에 이식되기도 합니다.

5
00:00:11,008 --> 00:00:12,289
정말 대단하죠?

6
00:00:12,809 --> 00:00:17,146
이런한 일들이 가능했던 건 
트랜지스터가 소형화된 덕분입니다.

7
00:00:17,170 --> 00:00:19,662
전자 회로에서 스위치 같은 
역할을 하는 것으로서

8
00:00:19,686 --> 00:00:21,462
컴퓨터의 핵심이라고 할 수 있죠.

9
00:00:22,051 --> 00:00:25,223
그 과정에는 수십 년에 걸친 개발과

10
00:00:25,247 --> 00:00:28,045
과학 기술 분야의 획기적 발전이 있었고

11
00:00:28,069 --> 00:00:30,741
수십억 불(수조 원)의 개발비가 
투입되었습니다.

12
00:00:31,352 --> 00:00:34,100
그 결과로 엄청난 양의 
컴퓨터 작업을 할 수 있게 되었고

13
00:00:34,124 --> 00:00:35,929
기억 용량도 크게 늘었으며

14
00:00:35,953 --> 00:00:40,895
오늘날 우리가 누리고 있는 
디지털 혁명을 불러왔습니다.

15
00:00:41,665 --> 00:00:44,433
하지만 나쁜 소식이 있어요.

16
00:00:44,457 --> 00:00:47,589
이제 디지털 시대도 
한계에 다다랐습니다.

17
00:00:47,613 --> 00:00:51,963
트랜지스터 소형화의 발전 속도가 
느려지고 있기 때문이죠.

18
00:00:52,471 --> 00:00:55,345
이와 동시에, 다른 한편에서는

19
00:00:55,369 --> 00:00:57,281
소프트웨어 분야의 기술 혁신이

20
00:00:57,281 --> 00:01:03,151
인공지능과 빅테이터에 힘입어 
급속도로 이루어지고 있습니다.

21
00:01:03,175 --> 00:01:08,215
전자기기들이 점차 안면인식과 
증강현실 기능을 갖게 되고

22
00:01:08,239 --> 00:01:12,464
심지어 무인자동차가 
위험하고 복잡한 도로를 달립니다.

23
00:01:12,959 --> 00:01:14,166
정말 놀랍죠.

24
00:01:14,618 --> 00:01:19,285
하지만 이러한 소프트웨어의 
기술 수요를 잘 따라가지 못하면

25
00:01:19,309 --> 00:01:23,096
기술 발전의 어느 시점에 이르러서는

26
00:01:23,120 --> 00:01:27,174
소프트웨어로 할 수 있는 일에
한계에 부딪힐 것입니다.

27
00:01:27,174 --> 00:01:28,625
하드웨어 때문에요.

28
00:01:29,075 --> 00:01:33,583
구형 스마트폰이나 태블릿을 쓰며
당황했던 경험이 있으실 겁니다.

29
00:01:33,607 --> 00:01:36,771
서서히 느려지다가 
결국 멈춰버리고 하죠.

30
00:01:36,795 --> 00:01:40,770
업데이트와 새로운 기능이 
게속 더해지면 그렇게 됩니다.

31
00:01:40,794 --> 00:01:44,177
얼마 전에 샀으니 
문제없이 작동한다고 하더라도

32
00:01:44,201 --> 00:01:48,711
소프트웨어 개발자의 왕성환 식욕이 
하드웨어 성능을 다 잡아먹을 겁니다.

33
00:01:48,735 --> 00:01:50,041
시간이 갈수록 말이죠.

34
00:01:51,883 --> 00:01:55,495
반도체 업계는 이러한 상황을 
이미 잘 알고 있습니다.

35
00:01:55,519 --> 00:01:59,403
그래서 여러 창의적 해법을 찾고 있죠.

36
00:01:59,427 --> 00:02:03,738
트랜지스터를 뛰어 넘는
양자 컴퓨터를 연구하거나

37
00:02:03,762 --> 00:02:07,974
심지어 트랜지스터 구조를 
아예 바꾸는 연구를 하고 있습니다.

38
00:02:07,998 --> 00:02:09,601
예를 들어 신경망처럼 바꾸어

39
00:02:09,625 --> 00:02:12,638
더욱 강력하고 효율적인 
회로망을 만들려고 하죠.


40
00:02:13,270 --> 00:02:16,609
그런데 이런 접근 방식에는
꽤 많은 시간이 필요합니다.

41
00:02:16,633 --> 00:02:21,260
문제를 해결할 더 즉각적인 
해법을 원하고 있는데도 말이죠.

42
00:02:22,899 --> 00:02:27,681
트랜지스터의 소형화 속도가 
느려지고 있는 이유는

43
00:02:27,705 --> 00:02:32,391
그 생산 과정이 갈수록 
복잡해지고 있기 때문입니다.

44
00:02:33,142 --> 00:02:36,392
트랜지스터는 처음에는 
크고 거대한 장비였지만

45
00:02:36,416 --> 00:02:42,445
순수 결정질 실리콘 웨이퍼를 이용한
집적회로가 발명되면서 바뀌었죠.

46
00:02:42,946 --> 00:02:45,725
그 후 50년 동안 발전이 거듭되어

47
00:02:45,749 --> 00:02:51,652
현재의 트랜지스터 크기는
10 나노미터까지 줄었습니다.

48
00:02:52,361 --> 00:02:54,798
10억 개 이상의 트랜지스터를

49
00:02:54,822 --> 00:02:57,785
가로세로 1mm의 실리콘에 
넣을 수 있는 크기입니다.

50
00:02:58,273 --> 00:03:00,295
그 크기를 가늠하자면

51
00:03:00,319 --> 00:03:04,145
인간의 머리카락 지름은 
100 마이크로미터입니다.

52
00:03:04,169 --> 00:03:08,338
눈으로 볼 수 없는 적혈구는
지름이 8 마이크로미터이고

53
00:03:08,338 --> 00:03:11,735
하나의 머리카락에 
12개의 적혈구를 둘 수 있죠.

54
00:03:12,467 --> 00:03:15,567
이에 비해 트랜지스터는 훨씬 작아서

55
00:03:15,591 --> 00:03:19,439
1 마이크로미터의 길이도
훨씬 잘게 나눠야 하죠.

56
00:03:19,463 --> 00:03:25,019
260개 이상의 트랜지스터를
적혈구 지름에 나열할 수 있습니다.

57
00:03:25,035 --> 00:03:29,499
3,000개 이상의 트랜지스터가
머리카락 지름에 해당되죠.

58
00:03:29,523 --> 00:03:33,847
정말 놀랍게도 그 나노 기술이
지금 여러분 주머니 속에 있습니다.

59
00:03:35,204 --> 00:03:41,212
컴퓨터 칩에 더 작은 트랜지스터를 
더 많이 넣을 수 있다는 이점 외에도

60
00:03:41,984 --> 00:03:45,476
트랜지스터가 작아질수록 
스위치 기능도 더 빨라집니다.

61
00:03:46,166 --> 00:03:50,567
또한 트랜지스터가 작아질수록 
더욱 효율적인 스위치가 되죠.

62
00:03:50,591 --> 00:03:52,312
이 두 가지를 조합하면

63
00:03:52,312 --> 00:03:54,021
더 적은 비용으로

64
00:03:54,021 --> 00:03:57,391
더 우수한 성능과 효율성을 가진 
전자제품을 만들 수 있습니다.

65
00:03:57,415 --> 00:03:59,478
우리가 현재 이용하는 제품들이 그렇죠.

66
00:04:02,415 --> 00:04:05,179
이런 집적회로를 만들려면

67
00:04:05,203 --> 00:04:10,801
순수 결정질 실리콘 웨이퍼 위에 
트랜지스터를 겹겹이 쌓아야 합니다.

68
00:04:11,332 --> 00:04:13,560
정말 단순하게 설명해 드리면

69
00:04:13,584 --> 00:04:16,579
각각의 작은 회로 도면을

70
00:04:16,579 --> 00:04:20,221
실리콘 웨이퍼의 표면에 투영시켜 비추면

71
00:04:20,245 --> 00:04:23,924
감광물질에 의해 그것이 기록됩니다.

72
00:04:23,948 --> 00:04:26,887
그 감광물질을 따라 홈을 내면

73
00:04:26,911 --> 00:04:29,932
그 아래 층에 회로 패턴이 
남게 되는 것이죠.

74
00:04:30,612 --> 00:04:34,696
이런 공정은 과거 수년에 걸쳐 
엄청나게 발전해왔습니다.

75
00:04:34,720 --> 00:04:37,493
그 결과로 전자제품들이 
현재의 성능을 갖게 되었죠.

76
00:04:38,279 --> 00:04:41,721
하지만 트랜지스터의 크기가 
점점 작아지면서

77
00:04:41,745 --> 00:04:46,762
이런 제조기술에 있어서
물리적 한계가 오고 있습니다.

78
00:04:48,515 --> 00:04:53,940
최근에는 그 패턴 기록 장비가 
너무나 복잡해져서

79
00:04:53,971 --> 00:04:58,701
한 대당 1억불(약1100억 원) 이상의 
비용이 든다고 합니다.

80
00:04:58,725 --> 00:05:03,012
반도체 공장에는 이런 장비가
수십 대씩 필요하죠.

81
00:05:03,036 --> 00:05:04,939
그러면 다들 이런 의문을 갖습니다.

82
00:05:04,939 --> 00:05:07,462
"이런 방식을 계속 유지할 수 있을까?"

83
00:05:08,441 --> 00:05:12,205
저희는 이런 반도체 제작 공정을 
바꿀 수 있다고 생각합니다.

84
00:05:12,206 --> 00:05:13,992
지금까지와 전혀 다르고

85
00:05:13,997 --> 00:05:16,168
비용이 훨씬 적게 드는 
방법으로 말이죠.

86
00:05:16,966 --> 00:05:20,939
분자공학과 자연모방 기술을 이용해서

87
00:05:20,963 --> 00:05:24,576
트랜지스터를 나노 단위의 
크기까지 줄일 수 있습니다.

88
00:05:25,267 --> 00:05:27,292
기존 제조 방식에서는

89
00:05:27,292 --> 00:05:32,076
각각의 작은 회로도를 실리콘 위에
투영해야 한다고 말씀드렸는데요.

90
00:05:32,818 --> 00:05:35,562
그 집적회로의 구조를 살펴보면

91
00:05:35,586 --> 00:05:37,560
트랜지스터의 배열은

92
00:05:37,584 --> 00:05:41,213
똑같은 모양 수백만 개가 
반복되는 형태입니다.

93
00:05:41,237 --> 00:05:43,845
매우 주기적인 구조 형태죠.

94
00:05:44,331 --> 00:05:47,399
그래서 우리는 그 주기성을 이용해서

95
00:05:47,423 --> 00:05:50,120
새로운 제조기술을 만들고자 했습니다.

96
00:05:50,144 --> 00:05:53,579
자기조립화 물질을 이용해서

97
00:05:53,603 --> 00:05:56,580
주기성을 갖는 구조가
자연적으로 형성되면

98
00:05:56,604 --> 00:05:58,987
트랜지스터로 쓰고자 했죠.

99
00:06:00,052 --> 00:06:02,194
우리는 그런 물질을 활용해서

100
00:06:02,218 --> 00:06:05,655
정밀한 패턴을 만들 수 있습니다.

101
00:06:05,679 --> 00:06:10,538
패턴 투영기술이 가진 한계를 
뛰어 넘을 수 있죠.

102
00:06:11,909 --> 00:06:15,808
자기조립화는 자연계의 
여러 곳에서 발견할 수 있습니다.

103
00:06:15,832 --> 00:06:19,242
세포 지질막이나 
세포 구조에서도 볼 수 있죠.

104
00:06:19,266 --> 00:06:22,321
우리는 이것이 확실한 
해결책이라고 생각했습니다.

105
00:06:22,345 --> 00:06:25,906
자연계에서 유용하다면 
우리에게도 분명 유용할 테니까요.

106
00:06:26,549 --> 00:06:31,349
그래서 우리는 이 자연발생적인 
강력한 자기조립 특성을 이용해서

107
00:06:31,373 --> 00:06:35,338
반도체 제조 기술에 접목하기로 했습니다.

108
00:06:36,929 --> 00:06:39,544
자기조립 물질 중의 
하나를 소개해드리죠.

109
00:06:40,388 --> 00:06:42,635
'블록 혼성 중합체'라는 것인데요.

110
00:06:42,659 --> 00:06:47,442
길이 수십 나노미터의 두 종류의 
중합체가 사슬처럼 연결된 것입니다.

111
00:06:47,466 --> 00:06:51,037
이 중합체 사슬들은 서로 싫어해서 
서로를 밀어냅니다.

112
00:06:51,049 --> 00:06:54,946
물과 기름처럼, 또는 
저희 집 사춘기 아들, 딸 형제처럼요.

113
00:06:54,970 --> 00:06:56,327
(웃음)

114
00:06:56,351 --> 00:06:59,125
하지만 우리는 이 물질을 
억지로 결합시켜

115
00:06:59,149 --> 00:07:04,034
서로 밀어내려는 성질을 
사전에 억제시켰습니다.

116
00:07:04,716 --> 00:07:08,001
하나의 덩어리 안에는 
이 물질 수십억 개가 있어서

117
00:07:08,025 --> 00:07:11,326
비슷한 요소끼리는 붙으려고 하고

118
00:07:11,350 --> 00:07:15,379
그와 동시에, 반대 요소끼리는 
서로 떨어지려고 합니다.

119
00:07:15,379 --> 00:07:19,116
억제력과 긴장력이 미리
시스템에 가해진 상태입니다.

120
00:07:19,140 --> 00:07:23,449
그래서 이것이 꿈틀대고 움직이며
형상을 만들어가는 것이죠.

121
00:07:24,209 --> 00:07:28,257
그렇게 자연적으로 스스로 조립되며
나노 크기의 형상을 이룹니다.

122
00:07:28,281 --> 00:07:32,008
규칙적이고, 주기성을 띄며
길이도 길게 할 수 있죠.

123
00:07:32,032 --> 00:07:35,890
트랜지스터 배열에 필요한
바로 그대로입니다.

124
00:07:37,347 --> 00:07:39,878
이제 우리는 분자공학을 이용하여

125
00:07:39,902 --> 00:07:42,966
여러 형태와 크기를 갖는 
중합체를 설계했습니다.

126
00:07:42,990 --> 00:07:45,053
물론 주기특성도 달리했죠.

127
00:07:45,077 --> 00:07:47,808
예를 들어, 대칭 분자 구조로 하면

128
00:07:47,832 --> 00:07:50,907
두 종류의 중합체 사슬은 
비슷한 길이를 갖습니다.

129
00:07:50,931 --> 00:07:53,602
자연적으로 형성된 자기조립 구조는

130
00:07:53,626 --> 00:07:56,555
길이가 길고, 구불구불한 
선의 형태입니다.

131
00:07:56,579 --> 00:07:58,389
마치 지문과 비슷하죠.

132
00:07:58,951 --> 00:08:01,273
그 지문 사이의 간격은

133
00:08:01,297 --> 00:08:03,307
즉, 중합체 간의 간격은

134
00:08:03,331 --> 00:08:07,242
중합체 사슬의 길이에 따라 다릅니다.

135
00:08:07,266 --> 00:08:10,560
시스템 안에 미리 가해진 
억제력 수준도 영향을 미치죠.

136
00:08:11,320 --> 00:08:13,878
더 정교한 구조를 만들기 위해서는

137
00:08:15,487 --> 00:08:17,926
비대칭적 분자 구조로 하면 가능합니다.

138
00:08:18,839 --> 00:08:22,924
한쪽 중합체 사슬이 
다른 쪽보다 훨씬 짧은 형태인데요.

139
00:08:23,749 --> 00:08:26,459
이 경우에 형성되는 자기조립 구조는

140
00:08:26,483 --> 00:08:30,283
짧은 사슬들이 중앙에서 
단단한 구형을 이루고 


141
00:08:30,307 --> 00:08:34,148
반대쪽 중합체 사슬들이 
그 바깥을 길게 감싸며

142
00:08:34,172 --> 00:08:36,220
자연적인 원통 모양을 만듭니다.

143
00:08:37,089 --> 00:08:39,164
그 원통의 크기와

144
00:08:39,188 --> 00:08:42,603
원통 사이의 간격, 즉 배열 주기는

145
00:08:42,627 --> 00:08:48,971
중합체 사슬의 길이와 
사전 억제력에 따라 다릅니다.

146
00:08:49,896 --> 00:08:53,774
다시 설명드리면, 분자공학을 이용해서

147
00:08:53,798 --> 00:08:56,623
자기조립 나노 구조에 적용하면

148
00:08:56,647 --> 00:09:01,557
설계된 크기와 주기성을 갖는
선이나 원통 모양을 만들 수 있습니다.

149
00:09:02,369 --> 00:09:05,666
여기에 화학, 즉 화학공학을 활용하여

150
00:09:05,690 --> 00:09:10,479
우리가 원하는 나노 크기의 
트랜지스터를 생산할 수 있죠.

151
00:09:13,611 --> 00:09:17,660
하지만 자기조립 구조를 만드는 기술은

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00:09:17,684 --> 00:09:20,121
이제 겨우 절반만 성공한 상태입니다.

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00:09:20,145 --> 00:09:22,954
왜냐하면, 이 구조를 배치하는 
기술이 필요하기 때문입니다.

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00:09:22,978 --> 00:09:26,528
집적회로의 트랜지스터 
위치에 있도록 말이죠.

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00:09:27,246 --> 00:09:29,984
하지만 이건 비교적 쉬운 작업입니다.

156
00:09:30,008 --> 00:09:36,709
넓은 가이드 구조를 만들어서
자기조립 구조가 자리잡도록 하면

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00:09:36,709 --> 00:09:38,930
일부가 그 자리에 먼저 고정되고

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00:09:38,954 --> 00:09:43,191
나머지 자기조립 구조가 
나란히 놓이도록 하는 겁니다.

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00:09:43,199 --> 00:09:45,599
가이드 구조를 따라 정렬되는 거죠.

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00:09:46,510 --> 00:09:51,149
예를 들어, 40 나노미터 간격의 
정밀한 선을 만들고자 할 때

161
00:09:51,173 --> 00:09:55,311
기존의 패턴 투영기술로는 
만들기가 매우 어렵습니다.

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00:09:56,274 --> 00:10:01,059
우리는 120 나노미터의 가이드 구조를

163
00:10:01,083 --> 00:10:03,587
일반적인 투영기술로 먼저 만들어 두고

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00:10:03,611 --> 00:10:10,202
그 사이에 세 개의 자기조립 구조를
40 나노미터 간격으로 배열합니다.

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00:10:10,226 --> 00:10:14,995
그렇게 이 재료로 가장 어려운 
정밀 패턴 작업을 할 수 있습니다.

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00:10:15,790 --> 00:10:19,697
저희는 이 전체 공정을 
"유도 자기조립"이라고 부릅니다.

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00:10:21,586 --> 00:10:24,340
유도 자기조립에 있어서 핵심과제는

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00:10:24,364 --> 00:10:28,840
전체 시스템이 거의 완벽하게 
배열되어야 한다는 것입니다.

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00:10:28,864 --> 00:10:34,145
구조에 아주 작은 결함만 있어도
트랜지스터 기능을 잃기 때문이죠.

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00:10:34,169 --> 00:10:37,138
집적회로에는 수십억 개의 
트랜지스터가 필요하기 때문에

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00:10:37,162 --> 00:10:40,390
거의 분자 수준으로 
완벽한 시스템이 요구됩니다.

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00:10:40,977 --> 00:10:44,192
저희는 아주 특별한 방법으로
이 문제를 해결하고 있습니다.

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00:10:44,197 --> 00:10:47,189
화학적 세척 과정을 통해서

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00:10:47,213 --> 00:10:51,159
반도체 공장에서 이들 물질을 
조심스럽게 처리함으로써

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00:10:51,159 --> 00:10:55,730
아주 미세한 나노 수준의 
결함 조차 제거하는 것이죠.

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00:10:57,311 --> 00:11:02,501
이러한 유도 자기조립 기술은 
파급력이 큰 신기술이지만

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00:11:02,525 --> 00:11:05,094
아직까지는 개발 단계에 있습니다.

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00:11:05,680 --> 00:11:11,265
하지만 반도체 업계에 적용할 수 
있을 거라고 확신하고 있습니다.

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00:11:11,276 --> 00:11:16,283
향후 몇 년 안에 제조공정의 
혁신을 가져올 것입니다.

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00:11:17,014 --> 00:11:20,048
그렇게만 된다면, 이 기술이 성공한다면

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저비용으로 트랜지스터 소형화를
계속할 수 있을 것입니다.

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00:11:24,913 --> 00:11:30,582
컴퓨터 작업량을 더욱 확대하고 
디지털 혁명도 지속할 수 있습니다.

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00:11:30,592 --> 00:11:36,417
그 무엇보다도, 분자 제조 기술의 
새시대를 열게 될 것입니다.

184
00:11:36,417 --> 00:11:37,947
이 얼마나 멋진 일인가요?

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00:11:38,519 --> 00:11:39,677
감사합니다.

186
00:11:39,701 --> 00:11:43,910
(박수)