Update2024.05.23 (목)
세미콘 코리아 2015(SEMICON Korea 2015)가 사물인터넷(IoT)을 주제로 2월4일 개막하면서 삼성, 인텔, 시스코를 주도로 기조연설을 진행했다.
정은승 삼성전자 부사장이 ‘상생협력을 통한 반도체 기술의 한계 돌파(Breaking the Limits of Semiconductor Technology Through Open Collaboration을 주제로 첫 번째 발표를 맡았다.
정 부사장은 반도체 없이 소니 라디오, 인텔 PC 등은 불가능했다면서 왜 반도체가 인간의 삶을 바꾸는 핵심이 됐느냐 자문하면서 “반도체는 인간의 생각을 복사해서 구현할 수 있는 기초소자다”라고 답했다.
CPU, AP, 모뎀, 이미지 센서, 디스플레이 드라이버, 파워 디바이스 등은 인간의 생각을 진화시켜 놓은 것이라는 설명이다.
반도체가 지속적으로 인간의 상상력을 실현하는 도구로 존재하기 위해서는 △고속 △고밀도 △저전력 △고신뢰성 △저가 의 5가지가 기반이 돼야 하는데, 삼성은 그 한계에 부딪혔다.
3년 전만 해도 20나노미터 DRAM 시대는 오지 않을 것이라고 전망 한 바 있으나, 삼성은 시대의 요구에 따라 이미 출시했다. DRAM이나 Logic(로직)의 경우 무어의 법칙을 따르고 있지만, V-NAND, 신규 메모리 등은 무어의 법칙 이상을 따라가고 있다.
삼성이 로직 분야에 늦게 진출한 탓도 있지만, 2014년 14㎚급 로직을 발표한 이후로 10㎚, 7㎚, 5㎚급 구현을 위해서는 현재 장비와 재료로는 어떤 만족할만한 성과를 낼 수 없다. 어떤 공정 장비와, 재료를 사용해야 하며, 이들이 미칠 환경 영향은 어떠한가에 대한 고민을 숱하게 하지만, 결국 삼성은 기기업체(Device company)라는 한계성에 도달했다.
때문에 이를 극복하기 위해서는 기존처럼 재료기업, 장비기업이 어떤 새로운 제품을 개발해 냈는지를 보고 그것을 실험해서 A제품 혹은 B제품에 적용해 볼까를 논하다가는 또다시 뒤처지고 만다.
이제는 새로운 제품 개발을 위한 로드맵을 작성할 때 재료, 장비, 기기업체가 함께 머리를 맞대고 공통의 목표를 설정한 다음, 각자 R&D에 매진해 결과물을 보여줄 때라는 것이다.
지난해부터 시작한 이런 재료, 장비 기업들과의 협력을 통해 삼성은 3차원 구조 V-NAND를 만들었다. 2차원에서는 셀들간 간격을 줄이는 것으로 소형화, 집적에 성공했으나, 거리를 줄이는 것은 또다른 간섭(Interference)을 일으켜 성능에 문제가 있었기 때문이다.
3차원 V-NAND를 구현할 때 가장 첫 번째 난관은 도체 내부에서 자유전자를 흐름이 없이 붙잡아둘 수 있는 신재료의 등장이었고, 그 다음은 2차원 설계로 한정된 발상에서 벗어나 3차원 CTF(Charge Trap Flash)구조를 설계하는 구조적 문제였으며, 마지막은 이들을 수직적층하는 문제였다.
최고 32층까지 적층된 각각의 CTF들과 이들을 한데 모아 채널 홀(Channel Hole)을 뚫는 것은 손가락 하나에 올려진 칩에 25억개의 구멍이 있는 셈이니 어마어마한 미세공정이 될 수 밖에 없었다.
과거에는 칩 설계와 공정 프로세스 만으로 시장에서 승자가 될 수 있었지만, 미래에는 재료와 장비가 없이는 시장 우위를 점할 수 없는 상황이 도래했다고 강조했다.
질의응답 시간을 통해 정 부사장은 “삼성은 3가지(STT-M램, PC램, Re램) 메모리를 연구중이다”라고 밝히며 “임베디드(내장) 되는 메모리의 가장 좋은 응용처는 웨어러블 기기이며 저전력 소자들을 좁은 면적에서 쓸 수 있을 것이라고 판단했고 2~3년 내 차세대 메모리를 상용화할 것”이라고 말했다.
이어 “삼성은 3~4개의 패너팅 재료를 개발 중이며 만약 EUV(Extream Ultra Violet,극자외선) 노광이 안되면 재료를 통해서 가격절감을 하려고 계획중”이라며 “EUV가 가진 가치가 상상할 수 없을 정도로 높아 곧 EUV 시대는 온다”라고 장담했다.
