IBS, 나노 안테나로 CPU 속도 개선…표면 플라즈몬 이용한 광통신 컴퓨터 눈앞
컴퓨터는 중앙처리장치(CPU)의 집적률을 높여 정보처리 속도를 높인다. 하지만 집적률이 높아질수록 발열 등 장치 성능을 저해하는 요소도 함께 늘어난다. 이 때문에 전기신호보다 수 백 배 빠른 광신호로 정보 처리 속도를 올리는 연구가 그 대안으로 주목을 받고 있다. 하지만 이 기술을 상용화하기 위해선 광-전기 정보전환시 생기는 신호 전달의 병목현상을 해결해야만 한다.
기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장팀이 이 문제를 '나노 안테나들을 무질서하게 배열하는 방식'으로 풀었다고 16일 밝혔다.
기존 나노 안테나보다 40배 넓은 대역폭 확보가 가능해 향후 지금보다 CPU 속도가 40배 빠른 광통신 컴퓨터를 기대할 수 있게 됐다는 게 연구팀의 설명이다.
나노 안테나는 정보를 담은 빛인 광신호를 전기신호로 변환해 주는 장치다. 나노 안테나는 얇은 금속 박막에 200나노미터(nm, 1nm는 10억 분의 1미터) 직경의 구멍을 뚫어 만든다. 이 곳에 광신호를 쪼이면 전기신호인 플라즈몬이 생긴다.
기존 연구는 나노 안테나를 규칙적으로 배열해 플라즈몬을 유도했다. 이럴 경우 다량의 안테나가 마치 하나의 안테나처럼 작동해 많은 신호들을 동시다발적으로 소화할 수 없었다.
연구진은 각각의 나노 안테나가 독립된 역할을 수행하도록 만들면 훨씬 더 많은 정보를 처리할 수 있을 것으로 보고, 나노 안테나를 무질서하게 배치했다.
이 방식은 플라즈몬의 다중산란을 유도해 나노 안테나 사이의 간섭을 줄였고, 다중입출력을 지원해 동시에 많은 정보처리가 가능하도록 했다.
최원식 부연구단장은 “이번 연구를 통해 나노 수준의 마이크로프로세서들 사이를 초고속 광통신으로 연결할 수 있는 새로운 방식을 제시했다”며 “이 방식이 적용되면 앞으로 컴퓨터 속도 개선에 크게 기여하게 될 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판 최신호에 게재됐다.
