▲ AI 메모리용 강유전체 소자 주요 출원인 순위(단위:건)

삼성전자가 차세대 인공지능(AI) 메모리 핵심소재인 강유전체 소자 관련 특허를 세계에서 가장 많이 보유하고 있는 것으로 나타났다.

지식재산처(처장 김용선)가 최근 12년(’12년~’23년)간 한국, 미국, 중국, 유럽연합, 일본 등 선진 5개 지식재산기관에 출원된 강유전체 소자 분야 특허를 분석한 결과, 한국이 출원량 43.1%(395건)로 1위를 차지했다고 지난 18일 밝혔다.

한국에 이어 2위 미국 28.4%(260건), 3위 일본 18.5%(170건), 4위 중국 4.6%(42건), 5위 유럽연합 4.1%(38건) 순으로 나타났다.

같은기간 한국의 연평균 증가율은 18.7%로 가장 높아 한국이 출원량과 증가율 모두 1위를 차지하며 차세대 메모리 기술을 선도하고 있는 것으로 나타났다.

주요 출원인으로는 삼성전자(한국, 27.8%, 255건)가 1위를 기록했고, 2위 인텔(INTEL)(미국, 21.0%, 193건), 3위 SK하이닉스(한국, 13.4%, 123건), 4위 TSMC(대만, 10.1%, 93건), 5위 NANYA(대만, 5.3%, 49건)가 그 뒤를 이었다.

특히 최근 3년 기준('21~'23년) 삼성전자(139건)·SK하이닉스(86건)가 1위와 2위를 차지해 한국이 전 세계 AI 메모리용 강유전체 소자의 연구개발을 주도하고 있는 것으로 나타났다.

강유전체는 전기장을 가하지 않아도 전기 분극을 유지하여 비휘발성을 제공하고, 분극 전환으로 빠른 전하 응답 속도를 실현하는 유전체 물질이다.

강유전체를 활용한 소자는 타 차세대 기술 대비 기존 반도체 설비를 그대로 활용할 수 있어 새로운 설비 투자 없이도 생산이 가능하다. 일례로 강유전체 소재 중 하프니아(HfO2)는 기존 공정과 호환성이 높아 고집적화 및 상용화에 유리하다.

또한 나노미터 수준의 얇은 두께에서도 강유전 특성이 유지되는 독보적인 미세화 성능으로 기존 소재의 물리적 한계를 극복할 수 있어 강유전체 소자는 고집적 AI 칩 제작에 최적의 조건을 제공함으로써 차세대 인공지능 메모리 산업을 선도할 핵심 소재로 자리매김하고 있다.

관련 시장도 빠르게 성장하고 있다. 글로벌 3D NAND 플래시 메모리 시장은 2024년 218억달러에서 연평균 21.8% 성장하여 2034년 1,494억달러에 달할 전망이고, 강유전체 메모리(FeRAM) 시장도 2021년부터 연평균 3.8%씩 성장해 2028년 3.8억 달러 규모를 형성할 것으로 예상된다.

지식재산처 김희태 반도체심사추진단장은 “강유전체 소자 분야의 기술 성숙도가 높아짐에 따라 상용화 기술선점을 위한 특허권 확보경쟁이 치열해지고 있다”면서 “우리 기업이 차세대 AI 메모리 기술 분야를 주도해 나갈 수 있도록 과학기술정보통신부, 산업통상부 등 관련기관과 협력체계를 구축하고 특허분석 결과를 산업계와 공유하는 등 적극 지원하겠다”고 밝혔다.