황창규 사장, 세계 최고 반도체 학회 ‘IEDM’ 기조 연설

1. Fusion Technology 시대 개막

삼성전자 황창규 사장은 11일(현지시간) 샌프란시스코 힐튼호텔에서 열린 2006 IEDM (International Electronic Devices Meeting) 반도체 학회에서 "New Paradigms in the Silicon Industry" 라는 주제로 기조 연설을 했다. IEDM은 ISSCC와 함께 세계 최고 반도체 학회로 꼽힌다.

3,000여명의 학회 회원, 세계 반도체 학계 및 업계 저명 인사들이 참석한 가운데 진행된 기조연설에서 황사장은,

"IT, BT, NT 等 거대 산업이 창조적으로 융합될 FT (Fusion Technology) 시대의 到來로 반도체 산업은 앞으로 과거보다 더욱 큰 기회를 맞이할 것으로 확신한다.

즉, 2000년대 초부터 이제까지 반도체 시장을 이끌어 왔던 모바일, 디지털 컨수머, 엔터테인먼트 向 반도체 수요는 앞으로도 꾸준한 성장을 이어갈 것이 확실하며, Bio, 헬쓰케어, 로봇, 우주, 심지어는 솔라 셀 등 친환경 분야에 이르는 이른바 "FT" 분야에 있어서도 반도체가 여전히 핵심 역할을 하게 될 것이 분명해 보이기 때문이다.

이제까지 반도체 산업에서의 패러다임 전환은, PC 주도 시장에서 모바일 및 디지털 컨수머 기기 시장으로의 단순한 移行을 의미하는 것이었다면,

IT,BT,NT가 유기적으로 융합될 FT 시대의 새로운 패러다임은, 이제까지의 제품 혹은 기능의 단순한 결합에서 더욱 발전한 異種 거대산업 間의 융복합 개념으로 삶의 질 향상을 위한 새로운 가치를 창조해 나갈 것이다." 고 강조했다.

2. FT 실현을 위한 반도체 기술의 과제

최근까지는 MCP(복합칩)와 같이 異種의 반도체들을 하나의 패키지에 구현한 고용량/초소형 반도체 솔루션이 모바일 및 컨수머 시장 성장을 견인해 왔다.

FT 시대가 궁극적으로 요구하는 수준의 고용량/초소형/다기능 반도체 솔루션의 구현을 위해서는, 칩 하나에 다양한 기능을 융합하면서도, 집적도 역시 극대화 해야 하는 과제가 있다. 이러한 최첨단 퓨젼 반도체 구현의 성공 與否는 초미세 나노 공정의 한계 극복이 최대 관건이다.

그러나, 나노 스케일이 더욱 微細化 될수록 패턴 구현의 문제 外에도 극소량의 전자 컨트롤 문제, 인접 셀 간의 간섭 문제 等은 기존의 2차원 구조로는 풀기 어려운 難題로 등장하고 있다.
 
결국은, 3D 트랜지스터 구조, 신개념의 셀 아키텍쳐, 신물질 等의 개발 필요성이 절실해질 수 밖에 없는 실정이다.

트랜지스터의 미세화 한계, 기술 난이도 상승에 따른 생산비용 증가 등 여러 장애 요인으로 전문가들은 대체로 25나노 수준을 실리콘 기술 구현의 한계로 인식하고 있다.

이러한 한계에 도전하는 解決策으로는 현재, 초미세 가공 기술은 물론, 3D 트랜지스터 구조 기술, 3D Stack 기술 等이 제시되고 있다.

삼성전자가 금번 IEDM 학회에서 발표한 논문 中 가장 주목 받은 기술이 바로 "반경 5나노의 실리콘 나노와이어 트랜지스터" 라는 초미세 가공 기술이다.

삼성은 同 기술 관련 두 편의 논문을 같은 세션에서 동시에 발표했는데, 같은 세션에서 同一 기술로 複數의 논문이 발표되는 것은 IEDM 학회 역사상 매우 異例的인 일이다.

첫번째 논문에서는, 이제까지 상용화되어 있는 반도체 공정 기술로는 최소 직경인 5나노 실리콘 나노와이어 채널의 트랜지스터가 常溫 下에서 획기적인 특성을 보여 주고 있다는 연구 결과를,

두번째 눈문에서는, 절대온도 60도의 高溫에서 전자가 1차원 및 0차원의 양자역학적 특성을 세계 최초로 동시에 확보하였다는 연구 결과를 발표, 참석한 학계 및 업계 인사들의 비상한 관심을 모았다.

또한, 삼성전자가 지난 9월 기자간담회를 통해 발표한 CTF 기술 역시 실리콘의 限界에 도전하는 매우 유력한 解法 중 하나로 등장하고 있다.

삼성전자는 지난 ’03년 IEDM에 同 기술 관련 논문을 세계 최초로 발표, 好評을 받은 以後, ’06.6월 반도체 3大 학회 중 하나인 VLSI 심포지움 및 이번 IEDM에서도 발표되어 학계 및 업계의 주목을 끌었다.

다만, 10나노 이하의 초미세 공정은 현재의 실리콘 기술로는 구현이 쉽지 않다는 것이 전문가들의 일치된 시각이다. 이에 최근에는 Bio, Molecular 等 전혀 새로운 컨셉에 대한 연구도 활발히 진행 中에 있다.

3. 3차원 Fusion Technology

반도체는 FT 시대의 본격 도래에 한발 앞서, 이를 좀 더 앞당기기 위한 준비를 착착 진행시키고 있다.  휴대폰은 물론, 각종 디지털 컨수머 시장으로 그 영역을 넓혀 가고 있는 최초의 퓨전 메모리 원낸드 等이 좋은 事例다.

메모리와 로직을 융합하는 퓨전 반도체 이후는 바로 RF Chip, CMOS Image Sensor, Bio Chip, MEMS 等 상호 異質的 기능을 가지는 각종 전자 디바이스의 융복합 단계다. 이른바 "3차원 Fusion Technology" 단계라 할 수 있는데, 이를 통해 FT 시대를 주도할 Multi-Functional One-Chip Solution의 구현이 가능해질 전망이다.

4. 결 론

반도체 시장은 최대 2억대 수준에 머물렀던 PC 시장의 한계를 넘어, 이제는 20억대 이상의 모바일 및 디지털 컨수머 시장을 타겟으로 하고 있으며, FT 시대가 본격 도래할 머지 않은 미래에는 전세계 65억명 인류 하나하나가 타겟 시장이 될 날이 올 것이다.

이의 실현을 위해 전세계 반도체 업계는, 제품으로는, 기가(Giga) 시대를 넘어 2010년 이후의 테라(Tera) 및 페타(Peta) 시대를 겨냥한 "초 고용량 반도체", 하나의 칩에 메모리, 로직, 센서, CPU, S/W 기능 등을 집적한 "퓨전 반도체", 원자 20배 정도 크기인 10nm 공정기술을 적용한 반도체 等 이제까지와는 전혀 새로운 개념의 반도체 개발에 도전하고 있다.

이러한 제품들을 구현하기 위해서는 결국, 퓨전 반도체 기술, 3D 트랜지스터 기술, CTF 기술 等이 그 토대가 될 것임이 확실시 된다.

삼성은 이번 IEDM 학회에 단일 회사로는 最多 논문을 발표, 삼성의 기술력을 대내외에 과시했다.