TED@Merck KGaA, Darmstadt, Germany
Karl Skjonnemand: The self-assembling computer chips of the future
칼 스케넨만(Karl Skjonnemand): 스스로 조립하는 미래의 반도체
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당신의 주머니속에 있는 전화기에는 상상하기 힘들 정도의 작은 트랜지스터들이 들어있습니다. 심지어 머리카락 한 올 지름정도의 크기에 3,000개의 트랜지스터가 들어갈 수 있다고 합니다. 하지만 안면인식이나 증강현실 같은 분야의 디지털 혁명을 지속하기 위해서는 컴퓨터 칩에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있어야 하지만 우리 기술은 한계에 다다르고 있습니다. 이 미래지향적인 강연에서, 기술개발자인 칼 스케넨만은 반도체 제작을 위한 급진적이고 새로운 방법을 소개합니다. "분자 제조 기술의 새시대가 열릴 것입니다."라고 그는 말합니다.
Karl Skjonnemand - Technology developer
As a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems. Full bio
As a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems. Full bio
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00:13
Computers used to be as big as a room.
0
1246
3584
한때는 컴퓨터가 방 크기만 했습니다.
00:16
But now they fit in your pocket,
1
4854
1592
지금은 주머니에 들어가죠.
00:18
on your wrist
2
6470
1171
손목 위에도 있고요.
00:19
and can even be implanted
inside of your body.
inside of your body.
3
7665
3319
심지어 몸 안에 이식되기도 합니다.
00:23
How cool is that?
4
11008
1281
정말 대단하죠?
00:24
And this has been enabled
by the miniaturization of transistors,
by the miniaturization of transistors,
5
12809
4337
이런한 일들이 가능했던 건
트랜지스터가 소형화된 덕분입니다.
트랜지스터가 소형화된 덕분입니다.
00:29
which are the tiny switches
in the circuits
in the circuits
6
17170
2492
전자 회로에서 스위치 같은
역할을 하는 것으로서
역할을 하는 것으로서
00:31
at the heart of our computers.
7
19686
1776
컴퓨터의 핵심이라고 할 수 있죠.
00:34
And it's been achieved
through decades of development
through decades of development
8
22051
3172
그 과정에는 수십 년에 걸친 개발과
00:37
and breakthroughs
in science and engineering
in science and engineering
9
25247
2798
과학 기술 분야의 획기적 발전이 있었고
00:40
and of billions of dollars of investment.
10
28069
2672
수십억 불(수조 원)의 개발비가
투입되었습니다.
투입되었습니다.
00:43
But it's given us
vast amounts of computing,
vast amounts of computing,
11
31352
2748
그 결과로 엄청난 양의
컴퓨터 작업을 할 수 있게 되었고
컴퓨터 작업을 할 수 있게 되었고
00:46
huge amounts of memory
12
34124
1805
기억 용량도 크게 늘었으며
00:47
and the digital revolution
that we all experience and enjoy today.
that we all experience and enjoy today.
13
35953
4942
오늘날 우리가 누리고 있는
디지털 혁명을 불러왔습니다.
디지털 혁명을 불러왔습니다.
00:53
But the bad news is,
14
41665
2768
하지만 나쁜 소식이 있어요.
00:56
we're about to hit a digital roadblock,
15
44457
3132
이제 디지털 시대도
한계에 다다랐습니다.
한계에 다다랐습니다.
00:59
as the rate of miniaturization
of transistors is slowing down.
of transistors is slowing down.
16
47613
4350
트랜지스터 소형화의 발전 속도가
느려지고 있기 때문이죠.
느려지고 있기 때문이죠.
01:04
And this is happening
at exactly the same time
at exactly the same time
17
52471
2874
이와 동시에, 다른 한편에서는
01:07
as our innovation in software
is continuing relentlessly
is continuing relentlessly
18
55369
3998
소프트웨어 분야의 기술 혁신이
인공지능과 빅테이터에 힘입어
급속도로 이루어지고 있습니다.
급속도로 이루어지고 있습니다.
01:11
with artificial intelligence and big data.
19
59391
3760
01:15
And our devices regularly perform
facial recognition or augment our reality
facial recognition or augment our reality
20
63175
5040
전자기기들이 점차 안면인식과
증강현실 기능을 갖게 되고
증강현실 기능을 갖게 되고
01:20
or even drive cars down
our treacherous, chaotic roads.
our treacherous, chaotic roads.
21
68239
4225
심지어 무인자동차가
위험하고 복잡한 도로를 달립니다.
위험하고 복잡한 도로를 달립니다.
01:24
It's amazing.
22
72959
1207
정말 놀랍죠.
01:26
But if we don't keep up
with the appetite of our software,
with the appetite of our software,
23
74618
4667
하지만 이러한 소프트웨어의
기술 수요를 잘 따라가지 못하면
기술 수요를 잘 따라가지 못하면
01:31
we could reach a point
in the development of our technology
in the development of our technology
24
79309
3787
기술 발전의 어느 시점에 이르러서는
01:35
where the things that we could do
with software could, in fact, be limited
with software could, in fact, be limited
25
83120
4210
소프트웨어로 할 수 있는 일에
한계에 부딪힐 것입니다.
한계에 부딪힐 것입니다.
하드웨어 때문에요.
01:39
by our hardware.
26
87354
1271
01:41
We've all experienced the frustration
of an old smartphone or tablet
of an old smartphone or tablet
27
89075
4508
구형 스마트폰이나 태블릿을 쓰며
당황했던 경험이 있으실 겁니다.
당황했던 경험이 있으실 겁니다.
01:45
grinding slowly to a halt over time
28
93607
3164
서서히 느려지다가
결국 멈춰버리고 하죠.
결국 멈춰버리고 하죠.
01:48
under the ever-increasing weight
of software updates and new features.
of software updates and new features.
29
96795
3975
업데이트와 새로운 기능이
게속 더해지면 그렇게 됩니다.
게속 더해지면 그렇게 됩니다.
01:52
And it worked just fine
when we bought it not so long ago.
when we bought it not so long ago.
30
100794
3383
얼마 전에 샀으니
문제없이 작동한다고 하더라도
문제없이 작동한다고 하더라도
01:56
But the hungry software engineers
have eaten up all the hardware capacity
have eaten up all the hardware capacity
31
104201
4510
소프트웨어 개발자의 왕성환 식욕이
하드웨어 성능을 다 잡아먹을 겁니다.
하드웨어 성능을 다 잡아먹을 겁니다.
02:00
over time.
32
108735
1306
시간이 갈수록 말이죠.
02:03
The semiconductor industry
is very well aware of this
is very well aware of this
33
111883
3612
반도체 업계는 이러한 상황을
이미 잘 알고 있습니다.
이미 잘 알고 있습니다.
02:07
and is working on
all sorts of creative solutions,
all sorts of creative solutions,
34
115519
3884
그래서 여러 창의적 해법을 찾고 있죠.
02:11
such as going beyond transistors
to quantum computing
to quantum computing
35
119427
4311
트랜지스터를 뛰어 넘는
양자 컴퓨터를 연구하거나
양자 컴퓨터를 연구하거나
02:15
or even working with transistors
in alternative architectures
in alternative architectures
36
123762
4212
심지어 트랜지스터 구조를
아예 바꾸는 연구를 하고 있습니다.
아예 바꾸는 연구를 하고 있습니다.
02:19
such as neural networks
37
127998
1603
예를 들어 신경망처럼 바꾸어
02:21
to make more robust
and efficient circuits.
and efficient circuits.
38
129625
3013
더욱 강력하고 효율적인
회로망을 만들려고 하죠.
회로망을 만들려고 하죠.
02:25
But these approaches
will take quite some time,
will take quite some time,
39
133270
3339
그런데 이런 접근 방식에는
꽤 많은 시간이 필요합니다.
꽤 많은 시간이 필요합니다.
02:28
and we're really looking for a much more
immediate solution to this problem.
immediate solution to this problem.
40
136633
4627
문제를 해결할 더 즉각적인
해법을 원하고 있는데도 말이죠.
해법을 원하고 있는데도 말이죠.
02:34
The reason why the rate of miniaturization
of transistors is slowing down
of transistors is slowing down
41
142899
4782
트랜지스터의 소형화 속도가
느려지고 있는 이유는
느려지고 있는 이유는
02:39
is due to the ever-increasing complexity
of the manufacturing process.
of the manufacturing process.
42
147705
4686
그 생산 과정이 갈수록
복잡해지고 있기 때문입니다.
복잡해지고 있기 때문입니다.
02:45
The transistor used to be
a big, bulky device,
a big, bulky device,
43
153142
3250
트랜지스터는 처음에는
크고 거대한 장비였지만
크고 거대한 장비였지만
02:48
until the invent of the integrated circuit
44
156416
3309
순수 결정질 실리콘 웨이퍼를 이용한
집적회로가 발명되면서 바뀌었죠.
집적회로가 발명되면서 바뀌었죠.
02:51
based on pure crystalline silicon wafers.
45
159749
2691
02:54
And after 50 years
of continuous development,
of continuous development,
46
162946
2779
그 후 50년 동안 발전이 거듭되어
02:57
we can now achieve
transistor features dimensions
transistor features dimensions
47
165749
3373
현재의 트랜지스터 크기는
10 나노미터까지 줄었습니다.
10 나노미터까지 줄었습니다.
03:01
down to 10 nanometers.
48
169146
2529
03:04
You can fit more than
a billion transistors
a billion transistors
49
172361
2437
10억 개 이상의 트랜지스터를
03:06
in a single square millimeter of silicon.
50
174822
2963
가로세로 1mm의 실리콘에
넣을 수 있는 크기입니다.
넣을 수 있는 크기입니다.
03:10
And to put this into perspective:
51
178273
2022
그 크기를 가늠하자면
03:12
a human hair is 100 microns across.
52
180319
3826
인간의 머리카락 지름은
100 마이크로미터입니다.
100 마이크로미터입니다.
03:16
A red blood cell,
which is essentially invisible,
which is essentially invisible,
53
184169
2519
눈으로 볼 수 없는 적혈구는
지름이 8 마이크로미터이고
지름이 8 마이크로미터이고
03:18
is eight microns across,
54
186712
1599
03:20
and you can place 12 across
the width of a human hair.
the width of a human hair.
55
188335
3400
하나의 머리카락에
12개의 적혈구를 둘 수 있죠.
12개의 적혈구를 둘 수 있죠.
03:24
But a transistor, in comparison,
is much smaller,
is much smaller,
56
192467
3100
이에 비해 트랜지스터는 훨씬 작아서
03:27
at a tiny fraction of a micron across.
57
195591
3848
1 마이크로미터의 길이도
훨씬 잘게 나눠야 하죠.
훨씬 잘게 나눠야 하죠.
03:31
You could place more than 260 transistors
58
199463
3546
260개 이상의 트랜지스터를
적혈구 지름에 나열할 수 있습니다.
적혈구 지름에 나열할 수 있습니다.
03:35
across a single red blood cell
59
203033
1978
03:37
or more than 3,000 across
the width of a human hair.
the width of a human hair.
60
205035
4464
3,000개 이상의 트랜지스터가
머리카락 지름에 해당되죠.
머리카락 지름에 해당되죠.
03:41
It really is incredible nanotechnology
in your pocket right now.
in your pocket right now.
61
209523
4324
정말 놀랍게도 그 나노 기술이
지금 여러분 주머니 속에 있습니다.
지금 여러분 주머니 속에 있습니다.
03:47
And besides the obvious benefit
62
215204
2188
컴퓨터 칩에 더 작은 트랜지스터를
더 많이 넣을 수 있다는 이점 외에도
더 많이 넣을 수 있다는 이점 외에도
03:49
of being able to place more,
smaller transistors on a chip,
smaller transistors on a chip,
63
217416
3834
03:53
smaller transistors are faster switches,
64
221984
3492
트랜지스터가 작아질수록
스위치 기능도 더 빨라집니다.
스위치 기능도 더 빨라집니다.
03:58
and smaller transistors are also
more efficient switches.
more efficient switches.
65
226166
4401
또한 트랜지스터가 작아질수록
더욱 효율적인 스위치가 되죠.
더욱 효율적인 스위치가 되죠.
04:02
So this combination has given us
66
230591
2477
이 두 가지를 조합하면
더 적은 비용으로
04:05
lower cost, higher performance
and higher efficiency electronics
and higher efficiency electronics
67
233092
4299
더 우수한 성능과 효율성을 가진
전자제품을 만들 수 있습니다.
전자제품을 만들 수 있습니다.
04:09
that we all enjoy today.
68
237415
2063
우리가 현재 이용하는 제품들이 그렇죠.
04:14
To manufacture these integrated circuits,
69
242415
2764
이런 집적회로를 만들려면
04:17
the transistors are built up
layer by layer,
layer by layer,
70
245203
3208
순수 결정질 실리콘 웨이퍼 위에
트랜지스터를 겹겹이 쌓아야 합니다.
트랜지스터를 겹겹이 쌓아야 합니다.
04:20
on a pure crystalline silicon wafer.
71
248435
2353
04:23
And in an oversimplified sense,
72
251332
2228
정말 단순하게 설명해 드리면
04:25
every tiny feature
of the circuit is projected
of the circuit is projected
73
253584
4281
각각의 작은 회로 도면을
실리콘 웨이퍼의 표면에 투영시켜 비추면
04:29
onto the surface of the silicon wafer
74
257889
2332
04:32
and recorded in a light-sensitive material
75
260245
3679
감광물질에 의해 그것이 기록됩니다.
04:35
and then etched through
the light-sensitive material
the light-sensitive material
76
263948
2939
그 감광물질을 따라 홈을 내면
04:38
to leave the pattern
in the underlying layers.
in the underlying layers.
77
266911
3021
그 아래 층에 회로 패턴이
남게 되는 것이죠.
남게 되는 것이죠.
04:42
And this process has been
dramatically improved over the years
dramatically improved over the years
78
270612
4084
이런 공정은 과거 수년에 걸쳐
엄청나게 발전해왔습니다.
엄청나게 발전해왔습니다.
04:46
to give the electronics
performance we have today.
performance we have today.
79
274720
2773
그 결과로 전자제품들이
현재의 성능을 갖게 되었죠.
현재의 성능을 갖게 되었죠.
04:50
But as the transistor features
get smaller and smaller,
get smaller and smaller,
80
278279
3442
하지만 트랜지스터의 크기가
점점 작아지면서
점점 작아지면서
04:53
we're really approaching
the physical limitations
the physical limitations
81
281745
3037
이런 제조기술에 있어서
물리적 한계가 오고 있습니다.
물리적 한계가 오고 있습니다.
04:56
of this manufacturing technique.
82
284806
1883
05:00
The latest systems
for doing this patterning
for doing this patterning
83
288515
3105
최근에는 그 패턴 기록 장비가
너무나 복잡해져서
너무나 복잡해져서
05:03
have become so complex
84
291644
2303
05:05
that they reportedly cost
more than 100 million dollars each.
more than 100 million dollars each.
85
293971
4730
한 대당 1억불(약1100억 원) 이상의
비용이 든다고 합니다.
비용이 든다고 합니다.
05:10
And semiconductor factories
contain dozens of these machines.
contain dozens of these machines.
86
298725
4287
반도체 공장에는 이런 장비가
수십 대씩 필요하죠.
수십 대씩 필요하죠.
05:15
So people are seriously questioning:
Is this approach long-term viable?
Is this approach long-term viable?
87
303036
4426
그러면 다들 이런 의문을 갖습니다.
"이런 방식을 계속 유지할 수 있을까?"
05:20
But we believe we can do
this chip manufacturing
this chip manufacturing
88
308441
3680
저희는 이런 반도체 제작 공정을
바꿀 수 있다고 생각합니다.
바꿀 수 있다고 생각합니다.
05:24
in a totally different
and much more cost-effective way
and much more cost-effective way
89
312145
4023
지금까지와 전혀 다르고
비용이 훨씬 적게 드는
방법으로 말이죠.
방법으로 말이죠.
05:28
using molecular engineering
and mimicking nature
and mimicking nature
90
316966
3973
분자공학과 자연모방 기술을 이용해서
05:32
down at the nanoscale dimensions
of our transistors.
of our transistors.
91
320963
3613
트랜지스터를 나노 단위의
크기까지 줄일 수 있습니다.
크기까지 줄일 수 있습니다.
05:37
As I said, the conventional manufacturing
takes every tiny feature of the circuit
takes every tiny feature of the circuit
92
325267
4661
기존 제조 방식에서는
각각의 작은 회로도를 실리콘 위에
투영해야 한다고 말씀드렸는데요.
투영해야 한다고 말씀드렸는데요.
05:41
and projects it onto the silicon.
93
329952
2124
05:44
But if you look at the structure
of an integrated circuit,
of an integrated circuit,
94
332818
2744
그 집적회로의 구조를 살펴보면
05:47
the transistor arrays,
95
335586
1974
트랜지스터의 배열은
05:49
many of the features are repeated
millions of times.
millions of times.
96
337584
3629
똑같은 모양 수백만 개가
반복되는 형태입니다.
반복되는 형태입니다.
05:53
It's a highly periodic structure.
97
341237
2608
매우 주기적인 구조 형태죠.
05:56
So we want to take advantage
of this periodicity
of this periodicity
98
344331
3068
그래서 우리는 그 주기성을 이용해서
05:59
in our alternative
manufacturing technique.
manufacturing technique.
99
347423
2697
새로운 제조기술을 만들고자 했습니다.
06:02
We want to use self-assembling materials
100
350144
3435
자기조립화 물질을 이용해서
06:05
to naturally form the periodic structures
101
353603
2977
주기성을 갖는 구조가
자연적으로 형성되면
자연적으로 형성되면
06:08
that we need for our transistors.
102
356604
2383
트랜지스터로 쓰고자 했죠.
06:12
We do this with the materials,
103
360052
2142
우리는 그런 물질을 활용해서
06:14
then the materials do the hard work
of the fine patterning,
of the fine patterning,
104
362218
3437
정밀한 패턴을 만들 수 있습니다.
06:17
rather than pushing the projection
technology to its limits and beyond.
technology to its limits and beyond.
105
365679
4859
패턴 투영기술이 가진 한계를
뛰어 넘을 수 있죠.
뛰어 넘을 수 있죠.
06:23
Self-assembly is seen in nature
in many different places,
in many different places,
106
371909
3899
자기조립화는 자연계의
여러 곳에서 발견할 수 있습니다.
여러 곳에서 발견할 수 있습니다.
06:27
from lipid membranes to cell structures,
107
375832
3410
세포 지질막이나
세포 구조에서도 볼 수 있죠.
세포 구조에서도 볼 수 있죠.
06:31
so we do know it can be a robust solution.
108
379266
3055
우리는 이것이 확실한
해결책이라고 생각했습니다.
해결책이라고 생각했습니다.
06:34
If it's good enough for nature,
it should be good enough for us.
it should be good enough for us.
109
382345
3561
자연계에서 유용하다면
우리에게도 분명 유용할 테니까요.
우리에게도 분명 유용할 테니까요.
06:38
So we want to take this naturally
occurring, robust self-assembly
occurring, robust self-assembly
110
386549
4800
그래서 우리는 이 자연발생적인
강력한 자기조립 특성을 이용해서
강력한 자기조립 특성을 이용해서
06:43
and use it for the manufacturing
of our semiconductor technology.
of our semiconductor technology.
111
391373
3965
반도체 제조 기술에 접목하기로 했습니다.
06:48
One type of self-assemble material --
112
396929
2615
자기조립 물질 중의
하나를 소개해드리죠.
하나를 소개해드리죠.
06:52
it's called a block co-polymer --
113
400388
2247
'블록 혼성 중합체'라는 것인데요.
06:54
consists of two polymer chains
just a few tens of nanometers in length.
just a few tens of nanometers in length.
114
402659
4783
길이 수십 나노미터의 두 종류의
중합체가 사슬처럼 연결된 것입니다.
중합체가 사슬처럼 연결된 것입니다.
06:59
But these chains hate each other.
115
407466
2051
이 중합체 사슬들은 서로 싫어해서
서로를 밀어냅니다.
서로를 밀어냅니다.
07:01
They repel each other,
116
409541
1484
07:03
very much like oil and water
or my teenage son and daughter.
or my teenage son and daughter.
117
411049
3897
물과 기름처럼, 또는
저희 집 사춘기 아들, 딸 형제처럼요.
저희 집 사춘기 아들, 딸 형제처럼요.
07:06
(Laughter)
118
414970
1357
(웃음)
07:08
But we cruelly bond them together,
119
416351
2774
하지만 우리는 이 물질을
억지로 결합시켜
억지로 결합시켜
07:11
creating an inbuilt
frustration in the system,
frustration in the system,
120
419149
2695
서로 밀어내려는 성질을
사전에 억제시켰습니다.
사전에 억제시켰습니다.
07:13
as they try to separate from each other.
121
421868
2206
07:16
And in the bulk material,
there are billions of these,
there are billions of these,
122
424716
3285
하나의 덩어리 안에는
이 물질 수십억 개가 있어서
이 물질 수십억 개가 있어서
07:20
and the similar components
try to stick together,
try to stick together,
123
428025
3301
비슷한 요소끼리는 붙으려고 하고
07:23
and the opposing components
try to separate from each other
try to separate from each other
124
431350
2809
그와 동시에, 반대 요소끼리는
서로 떨어지려고 합니다.
서로 떨어지려고 합니다.
07:26
at the same time.
125
434183
1155
07:27
And this has a built-in frustration,
a tension in the system.
a tension in the system.
126
435362
3754
억제력과 긴장력이 미리
시스템에 가해진 상태입니다.
시스템에 가해진 상태입니다.
07:31
So it moves around, it squirms
until a shape is formed.
until a shape is formed.
127
439140
4309
그래서 이것이 꿈틀대고 움직이며
형상을 만들어가는 것이죠.
형상을 만들어가는 것이죠.
07:36
And the natural self-assembled shape
that is formed is nanoscale,
that is formed is nanoscale,
128
444209
4048
그렇게 자연적으로 스스로 조립되며
나노 크기의 형상을 이룹니다.
나노 크기의 형상을 이룹니다.
07:40
it's regular, it's periodic,
and it's long range,
and it's long range,
129
448281
3727
규칙적이고, 주기성을 띄며
길이도 길게 할 수 있죠.
길이도 길게 할 수 있죠.
07:44
which is exactly what we need
for our transistor arrays.
for our transistor arrays.
130
452032
3858
트랜지스터 배열에 필요한
바로 그대로입니다.
바로 그대로입니다.
07:49
So we can use molecular engineering
131
457347
2531
이제 우리는 분자공학을 이용하여
07:51
to design different shapes
of different sizes
of different sizes
132
459902
3064
여러 형태와 크기를 갖는
중합체를 설계했습니다.
중합체를 설계했습니다.
07:54
and of different periodicities.
133
462990
2063
물론 주기특성도 달리했죠.
07:57
So for example, if we take
a symmetrical molecule,
a symmetrical molecule,
134
465077
2731
예를 들어, 대칭 분자 구조로 하면
07:59
where the two polymer chains
are similar length,
are similar length,
135
467832
3075
두 종류의 중합체 사슬은
비슷한 길이를 갖습니다.
비슷한 길이를 갖습니다.
08:02
the natural self-assembled
structure that is formed
structure that is formed
136
470931
2671
자연적으로 형성된 자기조립 구조는
08:05
is a long, meandering line,
137
473626
2929
길이가 길고, 구불구불한
선의 형태입니다.
선의 형태입니다.
08:08
very much like a fingerprint.
138
476579
1810
마치 지문과 비슷하죠.
08:10
And the width of the fingerprint lines
139
478951
2322
그 지문 사이의 간격은
08:13
and the distance between them
140
481297
2010
즉, 중합체 간의 간격은
08:15
is determined by the lengths
of our polymer chains
of our polymer chains
141
483331
3911
중합체 사슬의 길이에 따라 다릅니다.
08:19
but also the level of built-in
frustration in the system.
frustration in the system.
142
487266
3294
시스템 안에 미리 가해진
억제력 수준도 영향을 미치죠.
억제력 수준도 영향을 미치죠.
08:23
And we can even create
more elaborate structures
more elaborate structures
143
491320
2558
더 정교한 구조를 만들기 위해서는
08:27
if we use unsymmetrical molecules,
144
495487
2439
비대칭적 분자 구조로 하면 가능합니다.
08:30
where one polymer chain
is significantly shorter than the other.
is significantly shorter than the other.
145
498839
4085
한쪽 중합체 사슬이
다른 쪽보다 훨씬 짧은 형태인데요.
다른 쪽보다 훨씬 짧은 형태인데요.
08:35
And the self-assembled structure
that forms in this case
that forms in this case
146
503749
2710
이 경우에 형성되는 자기조립 구조는
08:38
is with the shorter chains
forming a tight ball in the middle,
forming a tight ball in the middle,
147
506483
3800
짧은 사슬들이 중앙에서
단단한 구형을 이루고
단단한 구형을 이루고
08:42
and it's surrounded by the longer,
opposing polymer chains,
opposing polymer chains,
148
510307
3841
반대쪽 중합체 사슬들이
그 바깥을 길게 감싸며
그 바깥을 길게 감싸며
08:46
forming a natural cylinder.
149
514172
2048
자연적인 원통 모양을 만듭니다.
08:49
And the size of this cylinder
150
517089
2075
그 원통의 크기와
08:51
and the distance between
the cylinders, the periodicity,
the cylinders, the periodicity,
151
519188
3415
원통 사이의 간격, 즉 배열 주기는
08:54
is again determined by how long
we make the polymer chains
we make the polymer chains
152
522627
3594
중합체 사슬의 길이와
사전 억제력에 따라 다릅니다.
사전 억제력에 따라 다릅니다.
08:58
and the level of built-in frustration.
153
526245
2738
09:01
So in other words, we're using
molecular engineering
molecular engineering
154
529896
3878
다시 설명드리면, 분자공학을 이용해서
09:05
to self-assemble nanoscale structures
155
533798
2825
자기조립 나노 구조에 적용하면
09:08
that can be lines or cylinders
the size and periodicity of our design.
the size and periodicity of our design.
156
536647
4910
설계된 크기와 주기성을 갖는
선이나 원통 모양을 만들 수 있습니다.
선이나 원통 모양을 만들 수 있습니다.
09:14
We're using chemistry,
chemical engineering,
chemical engineering,
157
542369
3297
여기에 화학, 즉 화학공학을 활용하여
09:17
to manufacture the nanoscale features
that we need for our transistors.
that we need for our transistors.
158
545690
4789
우리가 원하는 나노 크기의
트랜지스터를 생산할 수 있죠.
트랜지스터를 생산할 수 있죠.
09:25
But the ability
to self-assemble these structures
to self-assemble these structures
159
553611
4049
하지만 자기조립 구조를 만드는 기술은
09:29
only takes us half of the way,
160
557684
2437
이제 겨우 절반만 성공한 상태입니다.
09:32
because we still need
to position these structures
to position these structures
161
560145
2809
왜냐하면, 이 구조를 배치하는
기술이 필요하기 때문입니다.
기술이 필요하기 때문입니다.
09:34
where we want the transistors
in the integrated circuit.
in the integrated circuit.
162
562978
3550
집적회로의 트랜지스터
위치에 있도록 말이죠.
위치에 있도록 말이죠.
09:39
But we can do this relatively easily
163
567246
2738
하지만 이건 비교적 쉬운 작업입니다.
09:42
using wide guide structures that pin down
the self-assembled structures,
the self-assembled structures,
164
570008
6977
넓은 가이드 구조를 만들어서
자기조립 구조가 자리잡도록 하면
자기조립 구조가 자리잡도록 하면
일부가 그 자리에 먼저 고정되고
09:49
anchoring them in place
165
577009
1921
09:50
and forcing the rest
of the self-assembled structures
of the self-assembled structures
166
578954
2847
나머지 자기조립 구조가
나란히 놓이도록 하는 겁니다.
나란히 놓이도록 하는 겁니다.
09:53
to lie parallel,
167
581825
1350
09:55
aligned with our guide structure.
168
583199
2400
가이드 구조를 따라 정렬되는 거죠.
09:58
For example, if we want to make
a fine, 40-nanometer line,
a fine, 40-nanometer line,
169
586510
4639
예를 들어, 40 나노미터 간격의
정밀한 선을 만들고자 할 때
정밀한 선을 만들고자 할 때
10:03
which is very difficult to manufacture
with conventional projection technology,
with conventional projection technology,
170
591173
4138
기존의 패턴 투영기술로는
만들기가 매우 어렵습니다.
만들기가 매우 어렵습니다.
10:08
we can manufacture
a 120-nanometer guide structure
a 120-nanometer guide structure
171
596274
4785
우리는 120 나노미터의 가이드 구조를
10:13
with normal projection technology,
172
601083
2504
일반적인 투영기술로 먼저 만들어 두고
10:15
and this structure will align three
of the 40-nanometer lines in between.
of the 40-nanometer lines in between.
173
603611
6591
그 사이에 세 개의 자기조립 구조를
40 나노미터 간격으로 배열합니다.
40 나노미터 간격으로 배열합니다.
10:22
So the materials are doing
the most difficult fine patterning.
the most difficult fine patterning.
174
610226
4769
그렇게 이 재료로 가장 어려운
정밀 패턴 작업을 할 수 있습니다.
정밀 패턴 작업을 할 수 있습니다.
10:27
And we call this whole approach
"directed self-assembly."
"directed self-assembly."
175
615790
3907
저희는 이 전체 공정을
"유도 자기조립"이라고 부릅니다.
"유도 자기조립"이라고 부릅니다.
10:33
The challenge with directed self-assembly
176
621586
2754
유도 자기조립에 있어서 핵심과제는
10:36
is that the whole system
needs to align almost perfectly,
needs to align almost perfectly,
177
624364
4476
전체 시스템이 거의 완벽하게
배열되어야 한다는 것입니다.
배열되어야 한다는 것입니다.
10:40
because any tiny defect in the structure
could cause a transistor failure.
could cause a transistor failure.
178
628864
5281
구조에 아주 작은 결함만 있어도
트랜지스터 기능을 잃기 때문이죠.
트랜지스터 기능을 잃기 때문이죠.
10:46
And because there are billions
of transistors in our circuit,
of transistors in our circuit,
179
634169
2969
집적회로에는 수십억 개의
트랜지스터가 필요하기 때문에
트랜지스터가 필요하기 때문에
10:49
we need an almost
molecularly perfect system.
molecularly perfect system.
180
637162
3228
거의 분자 수준으로
완벽한 시스템이 요구됩니다.
완벽한 시스템이 요구됩니다.
10:52
But we're going to extraordinary measures
181
640977
2005
저희는 아주 특별한 방법으로
이 문제를 해결하고 있습니다.
이 문제를 해결하고 있습니다.
10:55
to achieve this,
182
643006
1167
10:56
from the cleanliness of our chemistry
183
644197
2992
화학적 세척 과정을 통해서
10:59
to the careful processing
of these materials
of these materials
184
647213
2326
반도체 공장에서 이들 물질을
조심스럽게 처리함으로써
조심스럽게 처리함으로써
11:01
in the semiconductor factory
185
649563
1571
11:03
to remove even the smallest
nanoscopic defects.
nanoscopic defects.
186
651158
4572
아주 미세한 나노 수준의
결함 조차 제거하는 것이죠.
결함 조차 제거하는 것이죠.
11:09
So directed self-assembly
is an exciting new disruptive technology,
is an exciting new disruptive technology,
187
657311
5190
이러한 유도 자기조립 기술은
파급력이 큰 신기술이지만
파급력이 큰 신기술이지만
11:14
but it is still in the development stage.
188
662525
2569
아직까지는 개발 단계에 있습니다.
11:17
But we're growing in confidence
that we could, in fact, introduce it
that we could, in fact, introduce it
189
665680
3861
하지만 반도체 업계에 적용할 수
있을 거라고 확신하고 있습니다.
있을 거라고 확신하고 있습니다.
11:21
to the semiconductor industry
190
669565
1687
11:23
as a revolutionary new
manufacturing process
manufacturing process
191
671276
2957
향후 몇 년 안에 제조공정의
혁신을 가져올 것입니다.
혁신을 가져올 것입니다.
11:26
in just the next few years.
192
674257
2067
11:29
And if we can do this,
if we're successful,
if we're successful,
193
677014
3034
그렇게만 된다면, 이 기술이 성공한다면
11:32
we'll be able to continue
194
680072
1531
저비용으로 트랜지스터 소형화를
계속할 수 있을 것입니다.
계속할 수 있을 것입니다.
11:33
with the cost-effective
miniaturization of transistors,
miniaturization of transistors,
195
681627
3258
11:36
continue with the spectacular
expansion of computing
expansion of computing
196
684909
3753
컴퓨터 작업량을 더욱 확대하고
디지털 혁명도 지속할 수 있습니다.
디지털 혁명도 지속할 수 있습니다.
11:40
and the digital revolution.
197
688686
1882
11:42
And what's more, this could even
be the dawn of a new era
be the dawn of a new era
198
690592
3545
그 무엇보다도, 분자 제조 기술의
새시대를 열게 될 것입니다.
새시대를 열게 될 것입니다.
11:46
of molecular manufacturing.
199
694161
2231
11:48
How cool is that?
200
696416
1531
이 얼마나 멋진 일인가요?
11:50
Thank you.
201
698519
1158
감사합니다.
11:51
(Applause)
202
699701
4209
(박수)
ABOUT THE SPEAKER
Karl Skjonnemand - Technology developerAs a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems.
Why you should listen
Karl Skjonnemand has launched several new products and built new business in different industries with novel materials. He currently leads a diverse group of R&D teams working on innovative materials for semiconductor applications.
Skjonnemand grew up overseas then returned home to the UK where he studied physics followed by a PhD in molecular electronics. Since 1999, he's worked in industrial research and development in Taiwan, Japan, USA and the UK. He's a strong believer that thought diversity within R&D creates a powerhouse for innovation.
Karl Skjonnemand | Speaker | TED.com