'반도체 제조의 한계를 깨다' IBM, 세계 최초 1나노 반도체 기술 ...

미국 IBM이 세계 최초로 1나노미터 이하의 미세 공정으로 반도체를 만들 수 있는 기술을 개발했다. 1나노미터는 원자 수준 굵기여서 그동안 불가능하다고 알려진 반도체 미세공정의 한계를 깬 것이다. 현재 가장 가늘게 만들 수 있는 반도체 회로 선폭은 2나노미터 수준으로, 삼성전자와 대만 TSMC가 2나노 기술을 갖고 있다.IBM은 26일 반도체 내부의 회로선폭을 0.7나노미터 굵기로 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 0.7나노미터는 머리카락 굵기의 약 10만분의 1로, 원자 수준이다. 그동안 반도체 업계에서는 반도체 내부에 들어가는 회로를 원자 크기로 미세하게 만들면 전자가 회로를 뚫고 나오는 양자 터널링 현상이 발생해 1나노 굵기 이하로 만들지 못했다. 쉽게 말해 지나치게 회로가 가늘면 누전이 발생해 타버린다.IBM이 0.7나노미터 기술을 적용해 만든 반도체. 한국IBM 제공IBM은 이 같은 문제를 '나노스택'(nanostack)이라는 새로운 기술로 극복했다. 나노스택이란 반도체 회로를 옆으로 펼치는 대신 고층건물처럼 층층이 위로 쌓아올리는 적층 기술이다. 여기에 각 층마다 서로 다른 소재를 사용해 각각의 성능과 전력 효율을 최대한 발휘할 수 있도록 설계했다. 이렇게 쌓아 올린 회로 여러 개를 반도체 내부 공간을 최대한 효율적으로 사용하도록 살짝 비틀어 배치해 서로 신호 간섭을 일으키지 않도록 했다.이런 방식으로 IBM은 손톱 크기의 반도체에 트랜지스터 약 1,000억 개를 배치했다고 밝혔다. 따라서 2나노미터 공정의 반도체 대비 최대 50% 높은 성능과 최대 70% 더 많은 전력 효율을 발휘한다. 제이 감베타 IBM 리서치 총괄사장은 "나노스택은 반도체를 만드는 방식을 새롭게 정의해 성능과 전력 효율을 크게 향상 시켰다"며 "이 기술이 차세대 컴퓨텅 시대를 열 것"이라고 밝혔다.다만 당장 상용화는 어렵다. IBM은 향후 5년 내 1나노미터 기술의 상용화가 가능할 것으로 보고 있다. 이에 따라 IBM은 나노스택 기술을 이용해 반도체 미세공정 개발이 최소 10년 이상 계속 이어질 것으로 전망했다.이를 위해 IBM은 이번 기술을 개발한 뉴욕 올버니 반도체 연구시설에 미세공정 개발에 필요한 핵심 장비인 고개구율 극자외선(High NAEUV) 노광장비를 도입할 예정이다. 이 장비는 네델란드의 반도체 장비업체 ASML이 만든다. 그동안 IBM은 램리서치, 도쿄일렉트론, 스크린세미컨덕터 솔루션즈 등과 함께 고개구율 극자외선 공정과 장비를 공동 개발했다.이와 함께 IBM은 양자 반도체 생산을 위한 파운드리 업체 앤더론(Anderon) 설립 계획도 발표했다. 파운드리는 반도체를 설계하지 않고 위탁 생산만 하는 업체다. 대만 TSMC가 대표적인 파운드리 업체다. IBM은 별도 회사로 설립될 앤더론을 통해 양자 웨이퍼 생산에 주도권을 확보할 계획이다.