삼성전자와 IBM, 글로벌파운드리 등이 협력해 세계 최초로 5나노미터(㎚)칩(1㎚는 10억분의 1m) 생산이 가능한 새로운 공정 개발에 성공했다. 칩(SOC)은 스마트폰의 두뇌역할을 하는 모바일 AP의 핵심부품으로 공정이 미세화될수록 전체 모바일 AP의 크기와 전력 소모를 줄일 수 있어 해당 AP로 만든 제품의 성능이 개선되는 효과를 가져온다. 이 때문에 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 등이 주도할 4차 산업혁명을 이끌 핵심기술로 평가받는다.

IBM은 5일 IBM리서치연합이 ‘5㎚칩 실리콘 나노시트 트랜지스터’ 생산 공정 개발에 성공했다고 밝혔다. IBM리서치연합은 삼성전자와 IBM, 영국의 반도체설계회사 AMD와 아부다비의 국영기술투자회사 ATIC이 합작해 설립한 글로벌파운드리 등이 함께하는 글로벌기술기업협력체다.

IBM에 따르면 미국 뉴욕주립대 폴리테크닉 연구소에서 진행된 이번 공정 개발 과정에서 과학자들은 기존 제조 공정인 핀펫(FinFET) 공정 대신 ‘극자외선 리소그래피 기술’로 5㎚칩 제조에 성공했다.


극자외선 리소그래피 기술은 핀펫 공정과 비교해 단일 제조 공정이나 칩 설계상에서 나노시트의 너비를 언제든 조정할 수 있는 장점이 있다. 이 때문에 기존의 핀펫 공정에서는 전류가 흐르는 핀 높이의 제약 때문에 불가능했던 특정 서킷의 성능과 전력의 미세한 조정도 가능하다. 핀펫 아키텍처로도 5㎚칩을 구현할 수 있지만 단순히 핀 사이 간격을 줄이는 것으로 추가적인 성능을 위한 전류 증가는 기대하기 힘들다.

IBM리서치 연합은 ‘실리콘 나노시트’를 사용해 극자외선 리소그래피 기술로 손톱 크기의 칩에 200억개의 트랜지스터를 집적할 수 있는 7㎚칩 개발에 성공한 지 채 2년도 안 돼 같은 크기의 칩에 300억 개의 트랜지스터를 집적할 수 있는 5㎚칩 기술을 개발하는 쾌거를 이뤘다. 이번에 개발된 5㎚칩이 적용된 모바일기기는 현재 시장에서 사용되고 있는 핀펫 공정을 통해 만들어진 10㎚칩이 적용된 모바일기기와 비교했을 때 같은 전력 소모 시 성능이 40% 향상되고 같은 모바일 기기 제품의 경우 사용 시간이 최대 3배까지 늘어나게 된다.

한국 IBM 관계자는 “이번 공정 개발이 클라우드를 통해 제공되는 코그너티브(인지) 컴퓨팅과 사물인터넷(IoT), 기타 데이터 집약적 애플리케이션의 성능 향상으로 이어져 해당 기술들의 발전을 가속화할 것”이라고 설명했다.

/양사록기자 sarok@sedaily.com