삼성전자가 미래 반도체 로직 기술은 게이트올어라운드(GAA) 기술을 기반으로 선진 공정이 융합돼 발전할 것이라고 전망했다. SK하이닉스는 D램을 수직으로 쌓아 올린 고대역폭메모리(HBM) 이후 PIM(Processing-In-Memory)과 CIM(Computing-In-Memory)으로 진화를 예상했다.
김동원 삼성전자 펠로우는 9일 서울 서초구 엘타워에서 열린 과학기술정보통신부 ‘반도체 미래기술 로드맵’ 발표회에서 “반도체 로직 소자 기술은 평판(Planar) FET에서 3차원(3D) 입체구조 칩 설계와 공정인 핀펫(FinFET)과 게이트올어라운드(GAA)로 계속 진화했다”며 “미래에는 GAA 기술을 기반으로 2차원(2D)·3D 기술이 접목, 진화를 거듭할 것”이라고 밝혔다.
평판 FET나 핀펫과 달리 GAA가 반도체 미세화 한계 극복을 위한 기술 우위를 유지, 3나노미터(㎚) 이하 초미세 회로에 도입될 트랜지스터 구조로 역할을 지속할 것이라는 관측이다. 삼성전자는 지난해 3㎚ 공정에서 세계 최초로 GAA 기술 ‘멀티 브릿지 채널(MBC)’ FET을 통해 국내외 기업과 기술 리더십과 경쟁력 격차 확대에 시동을 걸었다.
GAA 기술 발전은 삼성 파운드리와 TSMC 간 기술 격차 최소화를 궁극적 목표로 한다. 삼성 파운드리는 3㎚ 공정에서 GAA로 TSMC 파운드리와 기술격차를 최소화하고 2㎚ 공정에서 TSMC 기술과 동급 기술을 유지하는 것에서 시작해 TSMC를 앞서는 것을 목표로 하고 있다.
삼성전자는 올해 3㎚ 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2㎚ 공정을 적용한 제품을 양산할 계획이다. 김 펠로우는 “GAA는 확장성을 가진 기술로 저전력 하이 퍼포먼스를 지원한다”며 “삼성 파운드리가 미래 반도체 산업의 가이드가 될 것”이라고 말했다.
이어 “GAA는 스케일링 등을 통해 발전을 거듭할 것”이라며 “향후 본딩 기술과 층별 접합 기술, 비용 합리화 등이 GAA 기술 발전의 챌린지가 될 것”이라고 예했다.
SK하이닉스는 HBM에서 PIM과 CIM으로 메모리 반도체 기술 발전할 것이라고 예상했다. 똑똑한 인공지능(AI)이 나오고 자율주행차 등에서 수집·처리해야 할 데이터가 기하급수적으로 늘어나면 반도체 기술 진화가 불가피하다는 결론이다.
최익수 SK하이닉스 부사장(펠로우)은 “인공지능(AI)과 5세대(5G) 이동통신 발전에 따라 메모리 반도체 역할이 확장될 것”이라며 “자율주행차는 그래픽처리장치(GPU) 등 각종 반도체를 필요로 하고 수집되는 정보는 메모리로 저장, 자동차별 시간당 40TB 데이터가 저장되고 자율주행차가 지나가면 메모리 반도체가 지나간다고 얘기할 정도로 메모리 반도체 활용이 늘어날 것”이라고 전했다.
최 부사장은 메모리 반도체 수요가 확대될수록 스케일링 등 기술 한계가 발생할 것이라고 예측했다. 한계 극복을 위해 기술은 진화할 수밖에 없고 실제 패터닝 기술이 발전하면서 미세 패터닝을 위한 극자외선(EUV) 장비 도입이 본격화됐고 하이 NA EUV 장비도 대기하고 있다고 부연했다.
미세 패터닝이 한계에 다다를 것을 대비, 새로운 스택 기술이 나타나고 대안으로 3D D램 기술도 개발되고 있다. 낸드 플래시의 경우 최근 238단 양산에 이어 300단 이상 기술 개발도 추진하고 있다. 셀 면적을 줄이되 전력 손실을 최소화하는 기술 개발도 진행한다.
최 부사장은 “메모리 반도체는 PIM·CIM 등 혁신 기술을 계속 확대, 경쟁력을 유지해야 한다”며 “SK하이닉스는 기술 개발은 물론, ESG(환경·사회·투명) 경영 실현을 추진하고 소재·부품·장비 기업과 동반성장하는 경영을 위한 협력을 진행하고 있다”고 덧붙였다.
