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"전력 사용량 최대 85% 절감"… IBM-삼성전자, 신규 반도체 디자인 'VTFET' 발표

수직 디바이스 아키텍처, 나노 공정 시대 이후 반도체 발전의 미래상 제시
세계 최고의 반도체 연구 및 개발 생태계가 위치한 뉴욕 올버니 나노테크 연구단지에서 개발

 

【 청년일보 】 기존 스케일링된 핀펫(finFET) 아키텍처 대비 전력 사용량을 최대 85%까지 절감할 수 있는 반도체 디자인이 공개됐다.

 

IBM과 삼성전자는 수직 트랜지스터 아키텍처를 활용한 신규 반도체 디자인 'VTFET(Vertical Transport Field Effect Transistors)'을 15일 발표했다. 

 

이번에 발표된 혁신적인 반도체 기술은 IBM과 삼성전자가 뉴욕 올버니 나노테크 연구단지에서 진행한 공동 연구의 결과다.

 

반도체 회로 내 집적되는 트랜지스터의 수가 2년마다 두 배씩 증가한다는 '무어의 법칙'은 현재 빠른 속도로 한계에 직면하고 있다. 점점 더 많은 트랜지스터가 한정된 면적에 포함되어야 함에 따라 물리적인 면적 자체가 부족해지고 있다.

 

기존의 트랜지스터는 반도체 표면에 수평으로 배치해 전류가 측면 또는 좌우로 흐르도록 설계됐다. IBM과 삼성전자는 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 장벽을 해결한다. 트랜지스터의 접점도 개선해 전류 낭비를 줄이는 동시에 더 많은 전류가 흐르도록 지원한다.

 

새로운 VTFET 아키텍처가 개발됨에 따라 향후 반도체 산업은 ▲나노 공정의 한계를 뛰어넘어 반도체 성능 확장 지속 ▲며칠이 아닌 일주일간 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 에지 기기를 지속적으로 확대해 다양한 환경에서 기기 운용 지원 등의 혁신적인 개선 사항을 제공하는 것이 가능해졌다.

 

이번 발표는 전 세계적인 반도체 부족 사태로 인해 칩 연구 및 개발에 대한 투자의 중요성은 물론, 컴퓨터, 가전제품, 통신 장비, 운송 시스템 및 중요한 인프라에 활용되는 반도체 자체의 중요성이 증가한 가운데 이루어져 눈길을 끈다.

 

무케시 카레 IBM 리서치 하이브리드 클라우드 및 시스템 담당 부사장은 "오늘 발표한 기술은 기존의 관습에 도전하며 일상과 비즈니스를 개선하고 환경에 미치는 영향을 줄이는 새로운 혁신을 제공하며 세상을 발전시키는 방법에 대해 재고하는 것을 의미한다"며 "현재 반도체 업계가 여러 부문에서 어려움을 겪고 있는 상황에서도 IBM과 삼성은 반도체 설계 부문에서의 혁신은 물론, '하드 테크'를 추구해 나가는 데 함께 노력하고 있다"고 말했다.

 

【 청년일보=박준영 기자 】

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