반도체 신기술 | 빼돌린 반도체 장비 신기술, \”넘어간 종착지는 중국 국책연구소\” / Kbs 2022.05.25. 상위 116개 답변

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이렇게 빠져나간 기술과 장비는 중국의 민간기업 뿐 아니라, ‘국영’ 연구소에까지 넘어간 것으로 검찰은 판단하고 있습니다. 유출된 기술들이 예상보다 광범위하게 중국 반도체 업계 전반으로 흘러들어갔을 가능성도 있어 보입니다. 계속해서 석민수 기자가 보도합니다.
[리포트] 중국의 국영 반도체 연구소인 ‘ICRD’, ‘상하이 집적회로 혁신센터’입니다.
세메스의 반도체 세정 장비가 넘어간 곳으로, 검찰은 이곳을 지목했습니다.
ICRD는 상하이 국유자산 감독위원회가 보유한 반도체 기업 화홍그룹과 투자회사 세 곳이 출자해 2002년 설립됐습니다.
중국의 반도체 굴기를 이끄는 핵심 기관이라는 게 전문가들의 분석입니다.
[이병인/한중시스템IC협력연구원장 : \”반도체 원천기술 확보, 장비 기업들, 소재 기업들에 대해서 기술을 확보하고, 연구·개발 투자를 할 수 있도록 지원해주는 일종의 연구 기획, 개발 투자기관이라고….\”]

검찰은 중국으로 넘어간 세정 장비 14대 가운데 9대를 ICRD가 가져간 걸로 보고있습니다.
이 연구소는 현지 기업들과도 긴밀한 관계라, 기술 유출의 거점이 됐을 거라는 우려가 나옵니다.
ICRD에 투자한 화홍그룹은 중국 반도체 위탁생산 2위 업체고, ICRD와 공동으로 ‘국가반도체혁신센터’를 설립했던 SMIC가 1위 업체입니다.
또 장비업체 즈춘커지는 기술 유출을 주도한 한국의 S사와 함께, 2020년 중국에 합작사까지 만들었습니다.
검찰은 이 합작회사도 처음부터 기술 유출의 거점으로 설립됐을 것으로 보고 있습니다.
즈춘커지는 지난해 단일 웨이퍼 세정 장비를 본격 출시하면서, 반도체 장비 매출이 2배 넘게 늘기도 했습니다.
S사 측은 그러나 합작사를 운용한 것도, 연구소에 장비를 판매한 것도, 기술 유출과는 무관한 정상 거래였다고 주장하고 있습니다.
결국 재판을 통해 실체는 가려질 테지만, 한번 빠져나간 기술을 되찾아올 방법은 사실상 없습니다.
KBS 뉴스 석민숩니다.
촬영기자:최하운/영상편집:김형기\r
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#반도체 #기술유출 #삼성전자

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K-반도체 특집 – 신기술 위에 신기술 ‘최신 반도체 기술’

최신 반도체 기술이 궁금하다면, 굴지의 글로벌 대기업 삼성이 투자하는 기술과 집중하는 미래기술에 답이 있다. 삼성이 집중하고 있는 시스템반도체와 D램 등 반도체 최신 …

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Source: www.nobelscience.net

Date Published: 8/25/2022

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2022 반도체 신기술·신소재 트렌드 공유 – e4ds 뉴스

반도체 산업의 눈부신 성장과 함께 차세대 공정에서 첨단기술 경쟁이 치열해지고 있다. 자율주행·메타버..

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Source: www.e4ds.com

Date Published: 8/19/2021

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차세대 플래시 메모리·반도체 신기술 쏟아진다 – 지디넷코리아

또 이달 하순에는 글로벌 반도체 업체가 한데 모여 향후 출시할 제품이나 검증 단계 기술을 공개하는 행사인 ‘핫칩스’가 예정되어 있다. □ ‘플래시 …

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Source: zdnet.co.kr

Date Published: 9/4/2022

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IBM·삼성, 나노 공정 한계 뛰어넘는 반도체 신기술 ‘VTFET’ 발표

이번에 발표된 혁신적인 반도체 기술은 IBM과 삼성전자가 뉴욕 올버니 나노테크 연구단지에서 진행한 공동 연구 결과로, 논리 회로의 확장과 반도체 …

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Source: www.datanet.co.kr

Date Published: 2/10/2022

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반도체 신기술개론 – 호서대학교 | KOCW 공개 강의

호서대학교. 정희운. 1. 반도체 공정 기술과 최신 이슈 확인. 2. 반도체 메모리 소자의 핵심 기술 (Key Technology) 과 소자 (DRAM, Flash, New Memory) 공정 기술을 …

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Source: www.kocw.net

Date Published: 7/21/2022

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SK하이닉스 뉴스룸 기획 콘텐츠 | 반도체기술동향

반도체기술동향 | SK하이닉스는 반도체 기술 기반의 IT 생태계 리더로서 사회 구성원 모두와 함께 더 나은 세상을 만듭니다. 다양한 반도체 기술과 트렌드를 SK …

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Source: news.skhynix.co.kr

Date Published: 11/21/2021

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이산화탄소를 줄이는 초격차 반도체 공정 기술력 | 삼성반도체

삼성 파운드리는 EUV 기반 반도체 제조 공정으로 인공지능, 빅데이터, 자율주행, 사물인터넷 등을 위한 저전력 기술의 친환경 첨단 반도체 제품을 만들고 있습니다.

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Source: semiconductor.samsung.com

Date Published: 9/19/2022

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삼성전자 “TSMC 보다 빠르다”…신기술 집약 3나노 업계 최초 …

삼성전자는 3나노 반도체 양산에 초미세공정의 ‘게임 체인저’로 불리는 신기술 ‘게이트올어라운드(GAA)’를 업계 최초로 적용한다.

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Source: www.mk.co.kr

Date Published: 10/21/2021

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“반도체 미세화 공정 한계…’붙이거나 쌓는’ 신기술 등장할 것 …

한국과 대만을 중심으로 반도체 선폭 미세화가 한계 수준까지 진행되면서 차세대 시장을 이끌 새로운 제조 기술이 핵심 경쟁력으로 부상하고 있기 때문 …

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Source: www.etnews.com

Date Published: 8/16/2021

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빼돌린 반도체 장비 신기술, \
빼돌린 반도체 장비 신기술, \”넘어간 종착지는 중국 국책연구소\” / KBS 2022.05.25.

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  • Author: KBS News
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  • Date Published: 2022. 5. 25.
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신기술 위에 신기술 ‘최신 반도체 기술’

신기술 위에 신기술 ‘최신 반도체 기술’

D램·시스템반도체가 주목받고 있는 이유

삼성전자, 2030년까지 시스템 반도체에 171조원

CXL은 고성능 컴퓨터 환경에서 중앙처리장치와 함께 사용되는 메모리 등을 더 효율적으로 활용하기 위해 새롭게 제안된 인터페이스다.(CXL Consortium)

신기술 위에 더 뛰어난 기술, 최신 반도체 기술은 무엇이 있을까. 최신 반도체 기술이 궁금하다면, 굴지의 글로벌 대기업 삼성이 투자하는 기술과 집중하는 미래기술에 답이 있다. 삼성이 집중하고 있는 시스템반도체와 D램 등 반도체 최신 기술이 주목받고 있는 이유를 살펴본다.

글로벌기업이 집중하는 ‘D램’

삼성전자가 기존 데이터센터의 메모리 용량 한계를 극복한 새로운 개념의 D램 기술을 공개해 주목받고 있다. 삼성전자는 업계 최초로 ‘컴퓨트 익스프레스 링크’(CXL) 기반 D램 메모리 기술을 최근 개발했다. 해당 기술은 인공지능(AI), 머신러닝, 빅데이터 등 데이터센터의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 대용량·고대역 D램 기술로 알려졌다.

CXL은 고성능 컴퓨터 환경에서 중앙처리장치(CPU)와 함께 사용되는 메모리, 저장장치 등을 더 효율적으로 활용하기 위해 새롭게 제안된 인터페이스로, 일반적인 기업용 서버 CPU는 D램 모듈을 최대 16개까지 탑재할 수 있지만, 새 인터페이스를 활용하는 CXL D램은 기존 DDR D램에 더해 추가로 장착될 수 있다.

기존에는 목적지까지 갈 수 있는 길이 16곳까지가 최대였으나, 삼성전자의 신기술로 도로를 더 추가해 더 많은 차량이 오갈 수 있는 발판이 만들어졌다. CXL D램은 기존 시스템의 메인 D램과 함께 시스템 메모리 용량을 테라바이트급(TB)까지 확장할 수 있는 것으로 나타났다.

삼성전자는 2019년 인텔 주도로 발족한 ‘CXL 컨소시엄’에 참여했으며, 이곳에서 제안된 내용을 실제로 구현해 낸 것으로 알려졌다. 새로 개발한 CXL D램 기술은 인텔 플랫폼에서 이미 검증을 마친 상태다. 삼성전자는 시장 상황에 집중하며, CXL 기반 메모리를 적기에 상용화하며 ‘반도체 기술 초격차’를 이어갈 전망이다.

I-Cube4는 로직 칩과 메모리 반도체인 ‘HBM’ 칩 4개를 하나의 패키지로 구현한 독자 구조의 2.5D 패키지 기술이다.(삼성전자)

또한, 미국 메모리 반도체 기업 마이크론이 최첨단 D램·낸드플래시를 삼성전자와 SK하이닉스보다 먼저 선보인 데 이어 생산 앞서가면서 차세대 메모리 시장 공략에 속도를 내고 있는 것으로 나타났다. 마이크론은 최근 대만의 첨단 D램 공장을 증설해 본격적인 점유율 확대에 나섰다.

마이크론은 지난달 대만 ‘컴퓨텍스 2021’ 포럼 기조강연을 통해 1α나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) LPDDR4x D램의 대규모 양산을 발표하며 주목받았다. 마이크론은 AMD·에이서 같은 고객사에 1α나노 D램을 공급 중인 것으로 나타났다. 마이크론의 1α나노 D램은 삼성전자·SK하이닉스의 14나노 D램에 해당하며, 14나노 D램을 대규모로 양산하는 건 마이크론이 세계 최초로 알려졌다.

마이크론은 지난해 11월 세계 최초로 176단 낸드 양산을 시작했으며, 생산은 본궤도에 오른 것으로 관측된다. 마이크론은 대만 타이중 A3 D램 공장 증설을 지난달 시작한 상태다. 반도체 업계에 따르면 A3는 12인치 웨이퍼 기준 월 5만~6만장 수준의 증설이 가능하며, A3는 1α나노 D램 생산 거점으로 육성될 것으로 알려졌다.

전문가들은 핵심 공정이 달라 삼성전자·SK하이닉스와 마이크론의 기술을 직접 비교하긴 어렵지만, 마이크론이 극자외선(EUV) 없이도 기술 격차를 좁힌 것은 놀라운 일이라고 평가했다.

삼성전자와 SK하이닉스는 현재 176단 낸드를 양산하지 못하는 상태로 알려졌다. 다만, SK하이닉스는 176단 낸드 개발을 완료했다고 지난해 밝힌 바 있다.

마이크론은1α나노미터 LPDDR4x D램의 대규모 양산을 발표하며 주목받았다(마이크론)

171조원 투자 ‘시스템반도체’

삼성전자가 2030년까지 시스템 반도체에 171조원을 투자하기로 한 것에서 볼 수 있듯, 반도체 신기술 중 하나는 시스템반도체다.

삼성전자는 최근 열린 ‘K-반도체 벨트 전략 보고대회’에서 향후 2030년까지 시스템 반도체 분야에 171조원을 투자해 파운드리 공정 연구개발·시설투자를 가속화 하겠다고 발표하며 주목받았다. 이는 2019년 4월 정부와 삼성전자가 ‘시스템 반도체 비전 선포식’에서 밝힌 133조원보다 투자금액을 38조원 늘린 것이다.

비전 선포 이후 삼성전자는 지난 2년간 반도체 제조 기업과 팹리스(반도체 설계회사), 공급망의 핵심인 소재·부품·장비 업체, 학계 등 국내 반도체 생태계 주요 구성원 간의 상호 협력을 활성화했다는 평가를 받았다.

그러나 삼성과 파운드리 세계 1위 기업인 대만의 TSMC와의 격차는 여전히 큰 상황이다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 지난해 글로벌 파운드리 시장 점유율은 TSMC가 54%로 압도적인 1위를 차지했으며, 2위인 삼성전자는 17%로 나타났다.

이런 가운데 TSMC가 3년간 1천억달러 규모의 대규모 투자를 결정했으며, 미국 애리조나에 건설하는 공장은 최대 6개로 확대하기로 하는 등 공격적인 투자 계획에 나서며 삼성전자의 추격도 따돌릴 것이라는 전망이 나온다.

최근에는 인텔마저 파운드리 투자 확대를 선언하며 글로벌 파운드리 시장의 경쟁이 가속화하고 있는 것으로 알려졌다.

삼성전자의 이번 시스템반도체 투자 확대계획은 우리 정부가 발표한 K-반도체 전략에 부응하면서 최근 산업 전반에 걸친 반도체 공급 부족 사태 속에 점차 격화하고 있는 반도체 기업간의 경쟁에서 우위를 차지하기 위한 것으로 풀이된다. 삼성전자는 이와 관련해 미국 오스틴에 170억달러(약 20조원) 규모의 파운드리 신규 공장 증설을 검토중으로 알려졌다.

이러한 가운데, 사실상 시스템반도체 불모지나 다름없는 한국서 스타트업 대규모 투자가 이뤄지고 이는 것으로 나타났다.

팹리스 스타트업에 대규모 투자가 진행되며 성과도 보인다. 국내 팹리스 스타트업에서 설계한 칩이 삼성전자의 파운드리에서 양산되며 국내 반도체 생태계 확대에 초석이 될 수 있을 것으로 기대를 모은다. 반도체 스타트업 퓨리오사AI는 800억원 규모 시리즈B 투자 유치에 성공했으며, 이는 국내 팹리스 스타트업 투자 유치 중 가장 큰 규모로 나타났다.

특히 퓨리오사AI뿐 아니라 세미파이브, 리벨리온 등도 시장에서 주목받고 있는 반도체 스타트업으로 알려졌다. 반도체 설계 플랫폼 스타트업 세미파이브는 2019년 설립 후 한 달 만에 100억원 규모 투자를 받았으며, 지난해에는 340억원 펀딩에 성공하며 기술력을 인정받고 있다.

업계 전문가들은 시스템반도체 스타트업이 성장하면서 메모리 반도체 위주 산업도 한층 더 다양한 모습으로 성장할 것으로 관측했다.

삼성전자가 기존 데이터센터의 메모리 용량 한계를 극복한 새로운 개념의 D램 기술을 공개했다.(삼성전자)

삼성의 ‘패키징’ 신기술

글로벌 반도체 기술 경쟁이 격화하고 있는 가운데 최근 삼성전자가 차세대 반도체 패키지 기술인 ‘I-Cube4’를 공개했다.

I-Cube4는 로직 칩과 메모리 반도체인 ‘HBM(High Bandwidth Memory)’ 칩 4개를 하나의 패키지로 구현한 독자 구조의 2.5D 패키지 기술로 알려졌다. 인터포저, 즉 회로 기판과 칩 사이에 들어가는 기능성 패키지 판을 이용해 CPU, GPU 등과 같은 로직 칩과 메모리 칩을 모두 1개의 패키지 안에 배치해 성능은 높이고, 패키지 면적은 줄이는 장점이 있는 것으로 평가받고 있다. 해당 각기 다른 반도체를 최적으로 연결해 성능을 높여주는 패키징 분야는 미래 성장 산업으로 주목받고 있다.

삼성전자는 패키지 안에 실장하는 반도체 칩이 많아질수록 인터포저의 면적도 함께 증가해 공정상의 어려움도 커지는 점을 보안하기 위해, I-Cube4에는 실리콘 인터포저를 적용해 초미세 배선을 구현한 것으로 알려졌다. 특히 삼성전자는 100마이크로미터(㎛) 수준의 매우 얇은 인터포저가 변형되지 않도록 재료, 두께 등 다양한 측면에서 반도체 공정·제조 노하우를 적용한 것으로 나타났다.

삼성전자가 시스템 반도체 분야에 171조원을 투자하기로 결정했다.(삼성전자)

업계 전문가들은 삼성전자의 I-Cube4가 고대역폭 데이터 전송과 고성능 시스템 반도체를 요구하는 HPC, AI·클라우드 서비스, 데이터센터 등을 중심으로 폭넓게 활용될 것으로 관측하고 있다.

삼성전자는 패키징 분야에서 아직은 TSMC에 비해 다소 뒤처져 있는 것으로 평가받고 있지만, 신기술을 지속해서 선보이며 경쟁력을 강화할 것으로 보인다. 삼성전자는 지난 2018년 로직 칩과 2개의 HBM을 집적한 ‘I-Cube2’ 솔루션을 선보였으며, 2020년에는 로직 칩과 S램을 수직 적층한 ‘X-Cube’ 기술을 공개한 바 있다.

향후 ‘I-Cube2’ 양산 경험과 차별화된 I-Cube4 상용화 기술 경쟁력을 기반으로 HBM을 6개, 8개 탑재하는 신기술도 개발해 시장에 선보일 전망이다.

2022 반도체 신기술·신소재 트렌드 공유

2022 e4ds 반도체 트렌드 데이 10일 코엑스 개최

GaN·SiC 반도체 및 차세대 3D 적층 등 세션 마련

반도체 산업의 눈부신 성장과 함께 차세대 공정에서 첨단기술 경쟁이 치열해지고 있다. 자율주행·메타버스·스마트제조 등 디지털 전환 시대를 맞아 반도체 투자·연구가 활발한 가운데 신공정과 소재에 대한 인사이트를 제공하는 자리가 마련됐다.채널5코리아에서 주최하는 2022 e4ds 반도체 트렌드 데이 가 다음달 10일 서울 삼성동 코엑스 327호 컨퍼런스룸에서 온·오프라인으로 동시 진행한다.이번 행사의 주제는 ‘디지털 대전환, 반도체 첨단 기술·소재 경쟁 본격 개막’으로 최신 반도체 트렌드를 살펴보고 첨단 반도체 소재 기술에 대해 각계 전문가들의 인사이트를 살펴볼 수 있는 자리를 마련했다.세부 세션에는 △GaN·SiC·차량용 반도체 최신 동향의 3개 세션 △반도체 최신 설계 이슈 △반도체 소재 기술 동향 등의 구성돼 있다.특별발표에는 황철성 서울대 재료공학부 석좌교수를 초빙해 ‘차세대 메모리의 발전방향과 소재동향-3D 적층 D램 기술’을 주제로 관련 강연이 예정돼 있다.반도체 트렌드 데이는 환영사를 시작으로 노근창 현대차 증권 상무가 나와 ‘글로벌 반도체 시장 동향’을 발표한다.오전세션에는 △이형석 한국전자통신연구원 책임연구원의 ‘GaN 전력반도체 연구개발 동향’ △함정호 울프스피드 FAE의 ‘SiC 전력반도체 최신 기술 동향’ △최연규 인피니언 테크놀로지스 코리아 이사의 ‘차량용 반도체 최신 기술 동향’이 준비돼 있다.오후세션에는 최재혁 KAIST 교수가 ‘반도체 최신 설계 이슈 및 ISSCC 2022 동향’을 강연할 예정이다. 이어 이상익 DNF 전무의 ‘반도체 소재 기술 동향-Precursor’와 배종인 e4ds news 편집국장의 ‘반도체 소재 기술 동향-Specialty Gas & Rare Gas’ 세미나가 기다리고 있다.이날 세션의 하이라이트로 황철성 서울대학교 석좌교수가 나와 ‘차세대 메모리의 발전방향과 소재동향-3D적층 DRAM 기술’을 발표한다. 3D 적층 방식은 차세대 반도체의 성능 고도화와 반도체 집적도를 해결할 방안으로 대두되고 있는 기술로 이 세션을 통해 미래 공정·소재의 변화, 적층 과정에 발생할 공정 이슈 등의 인사이트를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.또한, 참가자를 대상으로 경품 추첨 이벤트, 질문자 및 설문 참여 이벤트 등 다양한 혜택을 마련했으며 다음달 3일까지 얼리버드 할인을 진행하고 있다.반도체 트렌드 데이를 주최하는 배종인 편집국장은 “차세대 GAA 공정 양산 등 본격적인 첨단 기술 경쟁이 펼쳐질 것으로 전망되고 있다”며 “반도체 신 공정으로 인한 새로운 소재 개발에 대한 요구가 높아지는 상황에서 각계 전문가들을 모셔 인사이트를 제공하는 자리를 마련했으니 많은 참여를 바란다”고 밝혔다.한편, 오는 10일 개최되는 2022 e4ds 반도체 트렌드 데이는 e4ds 플랫폼을 통해 실시간으로 온라인 생중계될 예정이며 자세한 정보는 https://www.e4ds.com/seminar_introduce.asp?idx=131 에서 확인할 수 있다.

IBM·삼성, 나노 공정 한계 뛰어넘는 반도체 신기술 ‘VTFET’ 발표

수직 디바이스 아키텍처, 나노 공정 시대 이후 반도체 발전의 미래상 제시

기존 스케일링된 핀펫 트랜지스터 대비 전력 사용량 85% 감소 목표

▲ VTFET 웨이퍼

[데이터넷] IBM과 삼성전자는 수직(vertical) 트랜지스터 아키텍처를 활용한 신규 반도체 디자인 VTFET(Vertical Transport Field Effect Transistors)을 발표, 나노 공정을 뛰어넘는 혁신과 함께 기존 스케일링된 핀펫(finFET) 아키텍처 대비 전력 사용량을 최대 85%까지 절감할 수 있다고 밝혔다.

이번에 발표된 혁신적인 반도체 기술은 IBM과 삼성전자가 뉴욕 올버니 나노테크 연구단지에서 진행한 공동 연구 결과로, 논리 회로의 확장과 반도체 성능의 경계를 넓히기 위해 공공 및 민간 부문 파트너와 긴밀히 협력하고 있다.

IBM 올버니 나노테크 연구단지는 이러한 협업 접근 방식을 통해 반도체 연구를 위한 선도적인 에코시스템을 구축하고 신기술 개발 프로젝트를 끊임없이 진행해 제조 수요를 해결하고 글로벌 칩 산업의 성장을 가속화하도록 돕고 있다.

새로운 VTFET 아키텍처가 개발됨에 따라 반도체 산업은 나노 공정의 한계를 뛰어넘어 반도체 성능 확장 지속과 며칠이 아닌 1주일간 충전 없이도 사용할 수 있는 핸드폰 배터리, 암호화폐 채굴 및 데이터 암호화 등 높은 전력을 필요로 하는 작업의 전력 사용량 및 탄소 배출량 절감, 전력 소비량이 낮은 사물인터넷(IoT) 및 엣지 기기를 지속적으로 확대해 해양부표, 자율주행차, 우주선 등 보다 다양한 환경에서 이러한 기기를 운용할 수 있도록 지원할 수 있는 등 혁신을 뒷받침할 전망이다.

무케시 카레(Mukesh Khare) IBM 리서치 하이브리드 클라우드 및 시스템 담당 부사장은 “이번 기술은 기존의 관습에 도전하며, 일상과 비즈니스를 개선하고 환경에 미치는 영향을 줄이는 새로운 혁신을 제공하며 세상을 발전시키는 방법에 대해 재고하는 것을 의미한다”며 “반도체 업계가 여러 부문에서 어려움을 겪고 있는 상황에서도 IBM과 삼성은 반도체 설계 부문에서의 혁신은 물론 ‘하드테크’ 추구에 함께 노력하고 있다”고 말했다.

반도체 회로 내 집적되는 트랜지스터의 수가 2년마다 두 배씩 증가한다는 무어의 법칙은 현재 빠른 속도로 한계에 직면하고 있다. 점점 더 많은 트랜지스터가 한정된 면적에 포함돼야 함에 따라 물리적인 면적 자체가 부족해지고 있는 것이다.

기존 트랜지스터는 반도체 표면에 수평으로 배치해 전류가 측면 또는 좌우로 흐를 수 있게 설계됐다. IBM과 삼성전자는 새로운 VTFET 기술을 통해 칩 표면에 수직으로 트랜지스터를 쌓아 수직 또는 상하로 전류를 흐르게 하는데 성공했다.

VTFET 공정은 칩 설계자들이 한정된 면적에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있게 하며, 무어의 법칙이 가진 한계를 극복하고 성능을 높이는데 많은 장벽들을 해결한다. 아울러 트랜지스터의 접점을 개선해 전류 낭비를 줄이는 동시에 더 많은 전류가 흐를 수 있게 지원한다. 전반적으로 새로운 공정 기술은 기존 핀펫 공정 칩 대비 2배 높은 성능 또는 전력 사용량을 85% 절감할 수 있다.

최근 IBM은 손톱만한 크기의 공간에 500억개의 트랜지스터를 집적할 수 있는 2나노미터(nm) 노드 기반 혁신 기술을 선보인 바 있다. VTFET 기술은 완전히 새로운 차원에 초점을 맞추고 있으며 무어의 법칙을 지속할 수 있는 방법을 제시한다.

올바니 나노테크 연구단지에서 개발된 혁신적인 기술 중 많은 부분이 상업화로 이어졌다. IBM은 삼성이 5나노 노드에 기반한 IBM 칩을 생산할 것이라고 밝혔다. 이렇게 생산된 칩은 IBM의 자체 서버 플랫폼에서 활용될 것으로 예상된다.

2018년 삼성이 IBM의 7nm 칩을 제조할 것이라고 발표한 이후 해당 칩은 올해 초 IBM 파워10 서버 제품군에 탑재됐다. 아울러 올해 초 공개된 IBM 텔럼(Telum) 프로세서 또한 IBM의 설계를 기반으로 삼성이 제조한 제품이다.

한편 IBM이 그동안 이루어 온 반도체 혁신에는 7나노 및 5나노 공정 기술, 하이케이 메탈 게이트(HKMG) 기술, 채널 SiGe 트랜지스터, 단일 셀 DRAM, 데나드 스케일링 법칙(Dennard Scaling Law), 화학적으로 증폭된 감광액, 구리 상호 연결 배선, 실리콘-온-절연체 기술, 멀티 코어 마이크로프로세서, 임베디드 DRAM, 및 3D 칩 스태킹 기술 등이 포함된다.

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그린 공정이 그린 칩을 만듭니다, 초격차 공정 기술력

GAA는 Gate All Around의 약자로 트랜지스터의 구조입니다. 트랜지스터는 전자회로의 구성요소로 전류의 흐름을 증폭하거나 스위치 역할을 하는데요.

트랜지스터는 게이트(Gate)에 전압이 가해지면 채널(Channel)을 통해 소스(Source)와 드레인(Drain)으로 전류가 흐르면서 동작합니다. 기존에 사용하던 평판(Planar) 트랜지스터는 게이트와 채널이 하나의 면으로 맞닿은 평면(2D) 구조였는데요. 평면 구조가 지닌 한계가 있었습니다. 크기가 작고 소비전력도 낮은 반도체를 만들기 위해 트랜지스터의 크기를 줄이다 보면 소스와 드레인 간 거리가 가까워져 게이트가 제 역할을 못하고 누설전류가 생기는 단채널(Short Channel) 현상이 발생하는 등 동작전압을 낮추는데 한계가 있었죠.

이를 개선하기 위해 입체(3D) 구조의 공정 기술, 핀펫(FinFET)이 개발되었습니다. 핀펫의 구조가 물고기 지느러미(Fin) 모양을 닮아 핀펫 혹은 핀 트랜지스터라고 부르는데요. 게이트와 채널 간 접하는 면이 넓을수록 효율이 높아진다는 점에서 착안한 핀펫은, 게이트와 채널이 3면에서 맞닿는 3차원 구조로 접점 면적을 키워 반도체 성능을 높입니다. 하지만 핀펫도 4나노 이후의 공정에서는 더 이상 동작전압을 줄일 수 없다는 한계가 발견되었습니다.

삼성전자 “TSMC 보다 빠르다”…신기술 집약 3나노 업계 최초 양산 나선다

최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)이 7일 새벽 열린 `삼성 파운드리 포럼 2021`에서 기조연설을 하고 있다. [사진 제공 = 삼성전자]

삼성전자가 대만 TSMC에 앞서 내년 상반기 중으로 3나노(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 반도체를 양산한다고 공식 선언했다. 삼성전자는 3나노 반도체 양산에 초미세공정의 ‘게임 체인저’로 불리는 신기술 ‘게이트올어라운드(GAA)’를 업계 최초로 적용한다. 업계에서는 삼성전자가 파운드리(반도체 위탁생산) 미세공정 시장 주도권을 장악하기 위해 3나노 반도체 조기 양산 승부수를 띄웠다는 평가가 나온다. 삼성전자는 7일 새벽 온라인으로 개최한 ‘삼성 파운드리 포럼 2021’에서 이 같은 내용을 담은 기술 로드맵을 공개했다. 내년 상반기 GAA 기술을 3나노 양산에 도입하고 2023년에는 3나노 2세대, 2025년에는 GAA 기반 2나노 공정 양산에 나선다는 게 로드맵의 주요 내용이다.삼성전자가 로드맵에서 밝힌 대로 내년 상반기 3나노 반도체를 양산하면 이는 TSMC에 앞선 업계 최초 사례가 된다. 외신에 따르면 TSMC는 내년 7월부터 양산 예정인 인텔 중앙처리장치(CPU)·그래픽처리장치(GPU) 생산에 3나노 공정을 최초 적용할 계획이다. 삼성전자는 지난해 11월 협력사 개발자들과 기술 동향을 공유하는 행사에서 “2022년까지 3나노 양산에 돌입할 것”이라고 밝힌 이래 3나노 제품 양산 시점을 바꾸지 않았다. 이 때문에 업계에서는 ‘세계 최초 3나노 양산’ 타이틀이 TSMC에 돌아갈 것으로 전망했다. 하지만 삼성전자가 이번 포럼에서 양산 시점을 2022년 상반기로 앞당기며 상황이 달라졌다. TSMC와의 기술 경쟁에서 추격자 입장이었던 삼성전자가 3나노 양산을 시작으로 선두 주자로 도약하겠다는 의지를 대내외에 표명하고, 동시에 앞선 기술력을 강조함으로써 고객사를 늘리기 위한 조치로 해석된다.삼성전자는 나노시트 구조를 활용한 GAA 기술을 3나노 공정에 적용할 예정이다. 이 경우 핀펫 기반 5나노 공정보다 성능은 30% 향상되고 전력 소모는 50%, 칩 면적은 35% 줄어든다고 삼성전자 측은 설명했다. 2025년부터 적용될 2나노 공정에서는 3세대 GAA 구조가 도입될 계획이다.삼성전자가 2나노 공정 양산 계획을 공개한 것은 이번이 처음이다. 삼성전자 관계자는 “TSMC는 2나노 공정부터 GAA를 적용할 예정”이라며 “경쟁사 대비 2세대 앞선 성숙한 GAA 구조를 바탕으로 차세대 트랜지스터 시장을 선도하겠다”고 말했다.시장 관심은 삼성전자 3나노 파운드리 공정의 고객사가 어디냐에 쏠린다. 업계에 따르면 첫 고객은 일단 삼성전자 내 반도체 설계 전문(팹리스) 사업부인 시스템LSI가 확실시된다. 시스템LSI는 스마트폰의 두뇌라 할 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 엑시노스 시리즈의 차세대 제품을 3나노 공정으로 양산할 예정이다.세계 4대 팹리스 중 한 곳인 미국 AMD도 삼성전자 3나노 파운드리 고객사로 유력하게 거론되고 있는 것으로 알려졌다. 여러 관계자 말을 종합하면 AMD는 현재 내년 말이나 2023년 초부터 차기 GPU 일부를 삼성전자 3나노 공정으로 양산하기 위한 계약 협상을 벌이고 있다. 계약이 확정되면 AMD가 삼성전자와 파운드리에서 협업하는 첫 사례가 된다.최시영 삼성전자 파운드리사업부장(사장)은 포럼 기조연설에서 “대규모 투자를 통해 GAA 등 첨단 미세공정뿐만 아니라 기존 공정에서도 차별화된 기술 혁신을 이어갈 것”이라며 “고객의 다양한 아이디어가 구현될 수 있도록 차별화된 가치를 제공해 나가겠다”고 밝혔다.[노현 기자 / 이종혁 기자][ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]

“반도체 미세화 공정 한계…’붙이거나 쌓는’ 신기술 등장할 것”

글로벌 반도체 기업들이 ‘미세화 공정’ 둔화 추세에 따라 신기술 확보 경쟁에 나설 것이라는 주장이 제기됐다. 한국과 대만을 중심으로 반도체 선폭 미세화가 한계 수준까지 진행되면서 차세대 시장을 이끌 새로운 제조 기술이 핵심 경쟁력으로 부상하고 있기 때문이다.

와카바야시 히토시 도쿄공업대 월드리서치허브이니셔티브(WRHI) 교수는 7일 니혼게이자이신문(닛케이) 인터뷰에서 이 같은 내용을 강조했다.

NEC, 소니 등에서 근무한 그는 현재 한자리 수 나노미터(㎚)까지 진행된 미세화 공정이 곧 한계에 이를 수 있다며 반도체 기업이 기술 변화에 대비해야 한다고 조언했다.

반도체 회로 선폭이 좁을수록 더 작은 마이크로칩을 제조할 수 있어 동일 웨이퍼 기준 생산성이 높아진다. 더 높은 에너지 효율과 고성능 제품 생산도 기대할 수 있다. 하지만 어렵게 기존보다 좁은 선폭을 구현해도 이를 대량 생산하기 어렵다는 것이 또 다른 장애물이다.

와카바야시 교수는 “삼성전자가 개발한 4㎚ 제품이 삼성 갤럭시 스마트폰에, TSMC의 5㎚ 제품이 애플 아이폰·맥북에 탑재됐다”면서 “(미세 선폭) 양산기술을 확보하기 어려웠기 때문에 일본은 물론 미국 인텔까지 떨어져 나가면서 (삼성과 TSMC의) 과점화가 진행됐다”고 진단했다.

그는 앞으로 삼성전자와 TSMC가 고성능 반도체를 생산하는 데 활용하는 양산기술이 업계에서 조명받을 것이라고 예상했다. 삼성은 3㎚, TSMC는 2㎚에서 과거와 다른 ‘나노시트’ 구조를 활용할 계획이다.

삼성과 TSMC는 각각 4㎚, 3㎚ 제품 트랜지스터에 ‘핀펫(FinFET)’이라는 입체 구조를 적용했다. 아직 나노시트 양산기술이 정립되지 않은 상황에서 각 기업이 어떻게 생산할지에 관심이 쏠린다.

와카바야시 교수는 1㎚ 전후 제품까지 미세화 공정이 가능할 것이라고 내다봤다. 하지만 반도체 자체 기능을 고려하면 선폭 미세화 이외 성능 개선 기술이 등장할 것이라고 예상했다.

그는 “회로 선폭이 5㎚를 밑돌면 ‘터널효과’라는 양자역학 현상이 일어나기 때문에 반도체로서 기능하지 못하게 된다”면서 “트랜지스터를 2층으로 쌓아 성능을 높이는 등 다양한 방안이 검토되고 있다”고 설명했다.

닛케이는 앞으로 글로벌 반도체 산업에서 선폭 미세화 진행 속도가 둔화할 가능성이 있다고 전망했다. 이에 따라 반도체칩을 여러 개 붙여 미세화·소형화 한계를 극복하는 ‘칩렛’이나 칩을 위로 쌓아 단위 면적당 기능을 높이는 3차원 적층 기술 등이 주목 받고 있다고 설명했다. 또 앞으로 구글이나 애플처럼 글로벌 정보기술(IT) 기업들이 칩 자체 개발에 나설 가능성이 있다고 덧붙였다.

윤희석기자 [email protected]

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