IBM, 반도체 '1나노 벽' 깼다…파운드리 패권경쟁 지각변동 올까

미국의 기술기업 IBM이 반도체 미세공정의 한계로 여겨지던 1㎚(나노미터·10억분의 1m)의 벽을 세계 최초로 넘어섰습니다.

IBM은 세계 최초의 '1나노 이하'(sub-1㎚) 칩 기술인 0.7나노(7Å[옹스트롬]) 공정 '나노스택' 아키텍처를 개발했다고 25일(현지시간) 밝혔습니다.

반도체는 내부 연산 소자인 트랜지스터를 얼마나 더 작고 촘촘하게 집적하는지에 따라 성능이 결정됩니다.

나노스택 아키텍처는 평면에 트랜지스터 소자를 최대한 촘촘하게 배열하는 방식으로 미세화를 진행해온 반도체 업계의 관행에서 벗어나 소자를 수직 방향으로 엇갈려 쌓아 올리는 적층 공법입니다.

IBM은 나노스택 기술을 활용하면 손톱 크기 칩에 트랜지스터 1천억 개를 채워 넣을 수 있어 2021년 발표된 기존 2나노 칩과 견줘 밀도가 두 배에 달하게 된다고 소개했습니다.

이를 통해 칩의 연산 성능을 50% 높이거나 전력 효율성을 70%까지 끌어올릴 수 있어 AI 데이터센터의 전력 대란을 해소할 수 있다는 설명입니다.

또 칩 내부의 메모리(S램) 공간 효율도 40% 향상돼 고대역폭을 요구하는 AI 반도체 설계에도 유리해집니다.

후이밍 부 IBM 리서치 반도체 글로벌 연구개발(R&D) 총괄 부사장(VP)은 "나노스택은 단발성 혁신이 아니다"라며 "향후 10년간 여러 세대에 걸쳐 7Å, 5Å, 3Å을 거쳐 1Å에 이르는 제품이 이 아키텍처를 기반으로 나올 것"이라고 강조했습니다.

IBM은 나노스택이 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU), 모바일 칩 등 모든 영역에서 쓰일 수 있는 범용 기술이라며, 이 기술을 적용한 제품의 실제 생산 시기는 이르면 5년 뒤가 될 것으로 전망했습니다.

1나노 미만 기술이 개발됨에 따라 TSMC와 삼성전자, 인텔의 3파전 양상으로 흐르고 있는 파운드리(반도체 수탁생산) 업계의 패권 경쟁은 더한층 격화할 것으로 예상됩니다.

특히 2022년 일본 정부 주도로 설립된 파운드리 기업 라피더스와 IBM이 파트너 관계임을 고려하면 라피더스가 향후 파운드리 시장에서 복병 역할을 하게 될 가능성도 제기됩니다.

IBM은 현재 라피더스에 2나노 생산 기술을 전수하고 있습니다.

제이 감베타 IBM 리서치 총괄사장은 사전 기자간담회에서 이번에 개발한 기술을 어느 기업과 협력해 상용화할지에 대한 질문에 "앞으로 이 기술을 어떻게 산업화할지 고민해나갈 예정"이라면서도 "구체적인 내용을 말하지는 않겠다"고 선을 그었습니다.

한편, IBM은 순수 양자 반도체 생산을 위한 파운드리 기업 앤더론의 설립 계획을 최근 발표했습니다.

독립 법인으로 설립되는 앤더론은 IBM의 양자컴퓨팅·반도체 기술 역량을 기반으로 미국이 세계 양자 웨이퍼 생산에서 주요 역할을 수행할 수 있도록 지원할 계획이라고 IBM은 덧붙였습니다.

(사진=IBM 제공, 연합뉴스)