“반도체 전·후공정 팹부터 양자 팹까지,

R&D지원으로 산업 발전 중추적 허브 역할 ”

연구자 중심 글로벌 Service Provider, 개방형 융복합 플랫폼

첨단 패키징 인프라·글로벌 협력 강화 등, 반도체 초격차 기여

■ 나노종합기술원에 대한 소개를 부탁드린다

나노종합기술원(이하 기술원)은 지난 2002년 산학연 연구자의 나노기술 연구개발, 연구성과 상용화, 인력양성 지원 등을 위해 2004년 KIST 부설기관으로 설립된 국내 최초의 공공 나노인프라 기관이다. 기술원은 나노기술 연구개발에 필요한 고가의 첨단장비와 클린룸 등 특수설비를 연구자들이 개별적으로 투자해 운영하기에는 상당히 어려운 상황이라 국가적 차원에서 공동으로 활용할 수 있는 인프라를 구축해 연구개발의 효율성을 높이고자 추진됐다.

기술원은 우리나라 나노기술의 시작과 함께 구축된 대표적 나노종합팹 시설로, 2005년 나노종합팹센터 구축 이후 장비와 플랫폼기술 서비스를 제공하고 있다. 이를 통해 나노, 실리콘을 기반으로 하는 반도체를 비롯해 MEMS 센서, 바이오 등 다양한 분야의 기업 및 기관의 기술개발과 상용화를 뒷받침하고 있다.

기술원은 그동안 이용기관 8,900여 개, 팹서비스 22만 여 건, 장비공동활용 41만 여 건을 지원하며, 우리나라가 나노선진국 진입과 기술혁신을 통한 시장 선점을 위한 핵심 인프라 기관으로서의 역할을 수행하고 있다. 무엇보다 기술원은 전체 예산 중 35%는 정부 출연금이고 나머지는 장비 이용 수입으로 충당하고 있는데, 기술원은 치솟는 물가 속에도 서비스 개시 이후 이용료를 단 한 번도 올리지 않아 연구자들의 부담 완화 및 연구개발 활성화에 노력하고 있다.

또한 기술원은 대학(원)생에게 장비실습교육과 함께 특성화고등학생을 대상으로 하는 실습전문 교육을 통해 산업현장 맞춤형 인력 양성에도 힘쓰고 있다. 올해부터는 수도권에 비해 교육환경이 열악한 비수도권 대학(원)생들의 비중을 확대해 가고 있다. 더불어 업계 전문가들을 대상으로 하는 직무능력향상 프로그램(CEP)을 준비하고 있다.

그리고 산업화가 가속화됨에 따라 발생되는 문제들과 탄소 배출 감소 등을 해결하기 위한 신기술이 등장하고 있는 가운데, 기술원은 미래 사회에 기여하기 위해 산학연 연계를 통해 반도체-마이크로 전고체배터리 인터페이싱 플랫폼과 실리콘 양자 소자 플랫폼 기술 개발에도 노력하고 있다.

■ 나노종합기술원이 올해 설립 20주년을 맞았다. 기술원의 새로운 비전과 계획은 무엇인지

최근 반도체를 비롯한 첨단 나노기술 분야의 발전과 향방에 있어 글로벌 경쟁이 심화되고 있는 시점에서, 핵심기반인 나노기술 인프라의 역할이 그 어느 때보다 중요해 지고 있다. 8인치 반도체 테스트베드를 보유하고 있던 기술원은 2019년 일본의 수출 규제로 우리나라 반도체 소재·부품·장비 공급망이 위기를 겪으면서, 반도체 소부장의 기술자립을 위해 국내 최초로 12인치 테스트베드를 구축했다.

기술원은 8인치·12인치 장비를 활용해 국내 기업 및 기관 등에 양산단계의 기술개발 및 실증 성능평가 서비스 등을 지원해 반도체 양산공정 실시간 모니터링 시스템 상용화 및 증착장비의 국산화 등에 기여해 우리나라 반도체 생태계를 조성하는데 일조했다. 이외 기술원은 국민 건강 대응을 위한 코로나 진단키트, 나노 바이오 센서·칩 등 메디컬 디바이스 기술개발 및 상용화를 위한 지원에도 앞장서 왔다. 이렇게 기술원은 지난 20년간 많은 성장과 발전을 통해 명실상부 국내 최고의 나노·반도체 공공 인프라로서 자리매김했다.

올해로 설립 20주년을 맞이해 기술원은 그동안의 성장 기반을 바탕으로 국내를 넘어 ‘나노반도체 R&D 지원 글로벌 리더’라는 목표를 세웠다, 그리고 이를 달성하기 위해 △나노·반도체 생태계 조성 △Service Provider(서비스 프로바이더) 역할 강화 △국내 연구자의 글로벌 성장지원이라는 세 가지 전략을 마련해 추진하고 있다.

기술원은 국내 나노기술 연구자들이 필요로 하는 연구시설·장비, 공정기술 서비스를 제공하는 ‘Service Provider’로서 미래 첨단기술의 든든한 조력자로 발전하고자 한다. 우리나라를 대표하는 나노반도체 R&D 지원기관으로서 연구개발 생태계 조성과 전략적 국제협력을 통해 국내 산학연의 글로벌 경쟁력을 높이는데 일조할 계획이다.

▲ 지난 5월 10일 나노종합기술원이 창립 20주년 기념식을 개최, 전 직원들이 기념촬영을 하고 있다.

▲ 나노종합기술원에 구축된 12인치 테스트베드 1층 청정실

■ 글로벌 반도체 기술 패권 경쟁이 심화되는 상황에서 기술원의 역할이 기대되는데, 기술원이 이끌어갈 중점 사업과 운영 방향에 대해 말씀 부탁드린다

기술원은 연구자 중심의 시설장비 및 융복합 공정플랫폼을 구축해 고도화된 서비스를 제공하고 자 한다. 이에 △300mm 소부장 테스트베드 확대 △개방형 300mm 첨단 패키징 테스트베드 구축 △나노·반도체 융복합 플랫폼 기술 확보 △차세대 지능형 반도체 집적공정 플랫폼 구축 △해외 선진 반도체 기관과의 국제협력 강화 등 5가지의 운영 전략을 추진할 방침이다. 이를 통해 우리나라 주력산업의 경쟁력 초격차를 확보하고, 글로벌 역량을 향상시키는데 기여하고자 한다.

먼저, 국내 반도체 대기업과의 협력을 통해 300mm 평가 장비와 평가 기술을 확보하고, 수요기업향 평가 프로세스를 구축해 소부장 양산평가 지원 시스템을 고도화할 예정이다. 또한 소자와 IP 검증을 지원할 수 있도록 300mm 반도체 테스트베드를 단계적으로 확대해 나갈 계획이다.

다음으로 기술원은 과학기술정보통신부의 ‘반도체 첨단 패키징 인프라 구축지원 사업-팹 고도화’의 주관기관으로 선정됨에 따라 300mm 웨이퍼 기반 첨단 패키징 R&D 라인을 구축할 계획이다. AI반도체, 고성능 컴퓨팅 등에 핵심 기술인 반도체 첨단 패키징은 반도체 초미세화 기술이 한계에 직면하자 이를 해결할 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

이에 기술원은 2026년까지 반도체 첨단 패키징 장비와 공정을 구축하고, 2029년까지는 공공 파운드리를 구축해 팹리스 및 OSAT(반도체 후공정업체)를 포함해 소부장 기업과 산학연 연구자들이 자유로이 활용할 수 있도록 개방형 R&D 서비스 체계로 운영할 계획이다. 이를 통해 기술원은 차세대 반도체 첨단 패키징 R&D 플랫폼으로 확대할 방침이다.

또한 기술원은 CMOS(상보적 금속 산화물)기반 차세대 지능형 반도체 개발지원을 위한 집접공정 플랫폼과 검증 시스템을 제공하고자 한다. 연구자 수요를 기반으로 CMOS 기반 지능형 소자 라이브러리를 구축해 연구자의 아이디어가 실험실 수준에서 벗어나 상용화될 수 있도록 지원할 계획이다.

이와 함께 기술원은 130nm~180nm Tech CMOS 공정기반의 융복합·이종집적 플랫폼 지원, 첨단바이오-반도체 융합 플랫폼, 광집적화 디스플레이 플랫폼, 칩 스케일 국방용 양자소자 플랫폼 등 반도체 기반 융복합 R&D 지원 역량을 강화하고자 한다. 그리고 기술원은 KAIST와 함께 양자 산업 시대를 대비해 국내 최대 규모의 양자 팹 구축에도 힘쓸 예정이다. 기존 클린룸과 장비를 활용해 내년부터 양자 공정 개발과 인력양성 등의 서비스를 시작한다. 이를 통해 반도체 강국 대한민국이 반도체 제조기술을 기반으로 새로운 먹거리를 창출할 수 있도록 적극 지원할 방침이다.

마지막으로 기술원은 글로벌 기술패권 경쟁에서 대한민국이 지속적으로 주도권을 확보할 수 있도록 선진 반도체 인프라 간 협력을 바탕으로 글로벌 기술산업 생태계를 구축하고 자 한다. 미국 NY 크리에이츠(NY Creates), 유럽 아이맥(IMEC) 등 글로벌 반도체 선진 연구 인프라기관과 협력해 그들이 보유한 첨단 공정과 플랫폼 기술을 국내 기업에 적용해 그들이 많은 성과를 창출할 수 있도록 지원하는 것은 물론, 해외에 나가 연구와 실증 검증을 통해 글로벌 시장에 진입할 수 있도록 가교 역할을 확대할 계획이다.

▲ 나노종합기술원 박흥수 원장(右)과 미국 NY Creates 관계자가 글로벌 첨단 팹 연계 활용 협력을 위한 MOU를 체결했다.(사진:과학기술정보통신부)

■ 나노기술은 초격차 시대의 게임체인저로서 전 세계적으로 나노기술은 중요한 연구 및 개발 분야다. 우리나라가 나노 기술 강국이 되기 위해서는 어떠한 노력이 필요한지

나노 기술은 특정 영역에서만 사용 되는 형태를 벗어나 반도체, 디스플레이, 이차전지, 바이오, 환경 등 다양한 산업과 융합을 통해 제품의 성능 및 부가가치 향상에 기여하고 있어, 혁신 기술로 주목 받아왔다. 다만, 나노 기술이 상용화까지 이어지기가 쉽지 않아 이를 극복 할 수 있도록 돕는 나노 인프라 전문기관의 역할이 매우 중요하다고 생각한다.

특히 우리나라가 메모리반도체 분야 최강국이지만 미국, 일본, 대만, 중국 등 간의 기술 격차가 점점 좁아지고 있다. 초격차 기술을 확보해 글로벌 시장을 선점하기 위해서는 차세대 반도체 그리고 최근에 그 중요성이 부각되고 있는 첨단패키징 분야 등에서 국내 기업들이 지속적으로 경쟁력을 확보해야한다.

이를 위해서는 기술 선진국과의 전략적 협력은 이제 필수요소가 됐다. 따라서 국내 산학연 연구개발 지원과 인력양성, 국제협력 등 글로벌 나노반도체 생태계 구축을 위한 연구자 수요에 맞춘 연구장비와 기술, 기반 플랫폼을 구축하고 서비스 환경을 제공하는 인프라가 뒷받침 돼야 한다.

이에 기술원은 해외 선진 인프라 기관들과 긴밀한 협력기반을 확보해 인프라 및 기술 인력 교류 등을 지원해 국내 기업 및 기관들의 애로사항들을 국내외 인프라와 기술을 활용해 양산 직전까지 도울 예정이다. 우선 기술원은 과기부가 운영하고 있는 ‘팹 서비스 통합정보시스템(MoaFab, 모아팹)’ 서비스를 올해부터 제공해 기업 및 기관 연구자들이 국내의 인프라를 쉽게 활용할 수 있도록 돕고 있다.

팹 서비스 이용 편의성을 높이고 팹간 연계 서비스 제공으로 우리나라 반도체, 나노 기술에 한 단계 발전 하는데 기여할 수 있을 것으로 보인다. 또한 기술원은 앞으로 해외 인프라 협력 강화를 지속적으로 추진, 기업과 기관이 필요로 하는 인프라 서비스를 확대 지원해 우리나라가 나노 기술 강국 반열에 올라 국가 산업 고도화 및 미래 먹거리 창출에 있어 핵심적이고 중추적인 역할을 할 수 있도록 총력을 기울일 계획이다.