▲ 킬로패스의 찰리 쳉 CEO가 VLT 기술에 대해 소개하고 있다..

D램 기술이 미세화공정의 한계로 정체되고 있는 가운데 기존 1T1C(1개씩의 트랜지스터와 커패시터) 구조에서 커패시터 없이도 D램 성능은 높이고 제조비용을 줄일 수 있는 기술이 나왔다. 이론상 7나노(nm) 공정에도 적용이 가능하기 때문에 삼성전자, SK하이닉스 등 D램 업체들에 채택돼 차세대 반도체로 자리매김할 것인지 귀추가 주목되고 있다.

임베디드비휘발성메모리(NVM) 지적자산(IP) 분야의 선도기업인 미국의 킬로패스테크놀로지가 혁신적인 독자 D램 설계기술인 VLT(Vertical Layered Thyristor) 기술을 11일 서울 그랜드인터콘티넨탈 호텔에서 열린 기자간담회를 통해 공개했다.

현재 D램 시장은 그간 성장을 주도한 스마트폰 시장이 주춤한 가운데 기술적으로도 10나노이하 공정 미세화가 진행되지 못하면서 최근 10나노이하 공정에 돌입한 3D낸드 보다 2세대 정도까지 기술이 뒤쳐져 시장을 빼앗기고 있다.

D램 기술 진보를 막는 이유 중 하나로 커패시터 기반 1T1C 구조의 D램에 있어 공간을 많이 차지하고 있는 커패시터가 원인으로 꼽히고 있다. 커패시터는 D램이 동작하는 동안 전하를 유지할 수 있을 만큼 충분한 정전용량을 지원하는 역할을 하는데 20나노 공정에서도 용량이 너무 작고 그렇다고 더 크기를 늘릴 수 없는 딜레마에 빠졌다.

이에 킬로패스는 사이리스터[Thyristor:4층 반도체 소자(PNPN)] 기술을 기반으로 복잡하고 전력을 소모하는 리프레시(Refresh:일정 시간마다 데이터를 유지해주는 기능)가 필요없는 VLT 메모리 특허기술을 개발했다. 즉 커패시터가 필요없기 때문에 공간을 효율적으로 사용할 수 있으며 전력소비와 제조공정도 줄어들어 비용도 절감된다. 커패시터 관련 특허가 필요없다는 점도 장점이다.

킬로패스의 찰리쳉(Charlie Cheng) CEO는 “VLT D램은 1T1C 대비 30%나 면적이 줄어들고 대기모드 전력소비는 10배 더 적으면서 성능은 15%까지 높일 수 있다”며 “특히 VLT D램은 기존 공정장비와 소재를 그대로 사용하면서 미세화공정에 필요한 신소재는 물론 식각공정 등도 필요없기 때문에 제조비용도 45%나 절약할 수 있다”고 강조했다.

킬로패스는 이처럼 전력소비가 적고 성능이 우수한 VLT D램이 우선 PC 및 서버시장에 적용될 것으로 관측했다. 인공지능, 빅데이터, 딥러닝 등 차세대 어플리케이션이 급속도로 성장하고 있는 가운데 VLT D램이 매우 적합하기 때문에 D램 수요를 견인할 것으로 기대하고 있다.

킬로패스는 VLT D램 메모리 양산을 위해 자사의 초고속 TCAD 시뮬레이터를 통해 20~31나노 공정에서 양산 가능성을 검증했으며 10나노 공정에서의 실행 가능성도 입증했다. 그 결과 생산일정 및 목표 수율을 15개월 단축할 수 있는 것으로 나타났으며 또한 복잡한 커패시터가 필요없기 때문에 7나노 공정에 적용이 가능할 것으로 기대하고 있다. 현재 킬로패스는 D램 제조회사들과 VLT 사업제휴 및 라이선스 논의를 활발하게 진행 중이다.

찰리 쳉 CEO는 “킬로패스의 VLT 기술은 고객사들의 로드맵 추진을 도와 경쟁이 치열한 D램 시장 판도를 바꿀 진정한 게임체인저 역할을 할 것”이라며 “제조비용 절감 효과에 비하면 라이선스 비용은 미미한 수준이기 때문에 고객사들에게 많은 관심을 받을 것으로 예상한다”고 밝혔다.

한편 킬로패스는 지난 2001년 설립돼 미국 산호세에 본사를 두고 있으며 매출 5천만달러, 임직원 75명을 두고 있다. 회사는 OTP(One-Time Programmable) 메모리 선도기업이며 전세계 고객사는 TSMC를 비롯해 250개사에 달한다.

▲ VTL 기술이 적용된 D램은 커패시터가 필요없다..