누설전류

꺼져 있어야 할 때도 새어 흐르는 전류. 미세화의 실질적 한계를 만드는 원인이고 구조 변경의 이유가 된다.

트랜지스터는 꺼진 상태에서 전류가 완전히 차단되어야 이상적이지만, 채널과 접합 구조상 미세한 전류가 항상 새어 나온다. 이 전류는 게이트 절연막을 뚫고 지나가는 터널링 경로, 문턱전압 근처에서 채널이 완전히 닫히지 않아 생기는 서브스레숄드 경로, 소스와 드레인 사이 공핍층을 통한 접합 누설 경로 등 여러 갈래로 나뉘어 합산된다. 트랜지스터 하나하나는 미미하지만 칩 안에 수십억 개가 집적되면 대기 상태에서도 상당한 정적 전력 소모로 이어지므로, 배터리로 동작하는 모바일 기기나 대규모 SRAM 캐시를 설계할 때 성능 못지않게 중요한 검토 항목이 된다. 공정 세대가 미세화될수록 채널 길이가 짧아지고 절연막이 얇아지면서 이 여러 누설 경로가 동시에 커지는데, 이것이 평면 구조에서 핀펫이나 게이트올어라운드처럼 게이트가 채널을 여러 면에서 감싸는 구조로 전환된 근본적인 이유다. 게이트 길이를 줄여 속도를 높이면 누설전류도 함께 늘어나는 상충 관계가 있어, 설계 단계에서 성능과 대기전력 사이의 균형을 목표 용도에 맞게 조정해야 한다.