보배드림

현재의 반도체는 필연적으로 발열이 생길수밖에 없는 구조인데,

게이트에 전압을 걸어서 열을 높여야 산화막이 팽창하고 그 안에 전자가 흐르는거지.

트렌지스터에서 값을 하나 바꿀때마다 전기가 열로 전환되는 비율이 높아지는거야.

그래서 HBM의 경우에도 그 값을 처리하는 과정에서 막대한 열이 발생하는데,

발열을 90% 이상 줄이는 방법이 있어.

그것은 커패시터를 응용한 무발열 반도체인데, 채널을 커패시터로 만드는거지.

구조는 1개의 트렌지스터 + 2개의 커패시터의 구조로 만들어지는거야.

하나는 채널용 커패시터, 다른 하나는 드레인의 전하 저장용 커패시터지.

게이트에 전압을 줘서 소스에서 커패시터에 있는 전자를 밀어내면서 드레인으로 전자가 들어가는거야.

이때 드레인 안에서 전자가 저장용 캐퍼시터로 들어가게 되는거지.

그리고 반대로 값을 초기화할때는 역전압을 줘서 드레인 캐패시터에 있는 전하를 가져오는거야.

드레인에 전하가 있다면 값이 1이고 전하가 0이면 0이되는거야.

전자를 방류 하는게 아니라 가져오는거지.

채널용 커패시터와 소자용 커패시터가 있는거야.

1트랜지스터 2커패시터의 구조로 소자를 만들게 되면 열을 90%이상 줄일수있어.

그러면 소자의 단위 면적당 집적률은 떨어지겠지만,

전기가 현재 사용중인 채널의 산화막에서 열로 전환되는 발열과 누설 전류에 의한 발열이 없어지는거지.

이때까지의 방법의 반도체는 게이트에 전압을 주어서 채널의 산화막을 팽창시켜 

소스의 전자가 드레인으로 흐르게 하고 전자가 흐르는 과정에서 산화막의 열을 외부로 방출해, 

온도가 낮아지면 다시 수축하면서 채널이 닫혔는데,

이 과정에서 전자가 열로 전환되는 비율이 100%였던거야. 

그리고 그 열을 식히는데 전기 소모량이 컸던거지.

하지만 1트렌지스터 + 2커패시터 구조에서는 커패시터에 전압을 주었다가 회수하기만 하면 되기 때문에,

열이 전기로 전환되는양이 10%도 안되는거야.

커패시터에 가하는 전압의 양을 잘 조절해서

소스와 드레인값을 변경할때 최고의 효율로 사용한다면 발열의 99%를 억제할수있는거지.

그러면 반도체의 소자는 크기가 작아지지 않더라도 더 작은 전력으로 ON / OFF가 가능해지는거고,

전기가 열로 전환되는 비율이 줄어드는거야.

대신 단점은 단위 면적당 성능이 낮아지는데, 

최초 무발열 반도체의 성능은 같은 크기의 25%, 발열은 95%억제

궁극의 무발열 반도체 성능은 같은 크기의 50%, 발열은 99%억제야.

궁극의 무발열 반도체가 개발되면 3층 5층 10층 적층으로 세워도 발열이 적기 때문에 성능은 비약적으로 높이면서,

전력 소모는 기하급수적으로 줄일수있어.

RTX9090X가 에어컨 크기가 될꺼라고 하는데, 

무발열 반도체 이후에는 RTX9090X가 GTX1060 크기로 출시될수도있어.

물론 내부를 열면 HBM과 GPU가 적층으로 쌓여있겠지.

적층 반도체를 가려면 무발열 반도체 시대를 반드시 열어야돼.