[이데일리 공지유 기자] 미국 반도체 장비 제조기업 어플라이드 머티리얼즈가 인공지능(AI) 반도체의 성능과 효율성을 높이는 신기술을 대거 발표했다. 차세대 기술 연구개발에 속도를 내기 위해 삼성전자 등 국내외 기업들과 손잡고 반도체 생태계를 구축한다는 계획이다. 케빈 모라스 어플라이드 머티리얼즈 반도체 마케팅 총괄 부사장은 12일 서울 강남구 조선팰리스 강남에서 열린 기자간담회에서 “AI가 빠르게 발전하면서 산업 차원에서 더 높은 대역폭과 연산 능력이 요구되고 있다”며 “이를 위해서는 칩 설계와 패키징에 이르기까지 전 단계에 걸친 에너지 효율성 강화가 필요하다”고 말했다.

최근 많은 로직 칩 제조사에서는 차세대 2나노 게이트올어라운드(GAA) 공정 적용에 속도를 내고 있다. GAA는 반도체 트랜지스터에서 전류가 흐르는 채널 4개를 게이트로 감싸는 구조다. 채널의 3개 면만 감싸는 이전 세대인 핀펫(FinFET) 공정과 비교해 닿는 면을 늘리고 누설 전류를 줄일 수 있다는 특징이 있다.

반도체 위탁생산(파운드리) 기업인 삼성전자와 TSMC도 올해 2나노 GAA 공정 양산을 본격화할 것으로 전망된다. 어플라이드 머티리얼즈는 이를 겨냥해 증착, 식각, 재료 개질 기술을 통해 GAA 성능과 수율을 높이겠다는 목표를 제시하며 세 가지 기술을 발표했다.

가장 먼저 나노미터의 10분의 1 단위인 옹스트롬 수준의 정밀한 엔지니어링을 구현하는 ‘프로듀서 비바 라디칼 처리 시스템’을 소개했다. GAA 트랜지스터에서 전류가 흐르는 수평 적층 구조인 나노시트의 표면을 손상시킬 수 있는 고에너지 하전 이온을 걸러내, 균일한 표면 처리를 가능하게 만드는 기술이다.

그 다음으로는 심3 Z 매그넘(Sym3 Z Magnum) 식각 시스템을 소개했다. 독립적인 이온 각도와 이온 에너지 조정을 통해 원하는 부위만 정교하게 깎아 회로를 형성할 수 있게 한다. 이를 통해 트랜지스터 속도와 칩 성능을 향상시킬 수 있다.

마지막으로 칩 전체 저항을 낮춰 성능과 에너지 효율을 끌어올릴 수 있는 ‘센트리스 스펙트럴 몰리브덴 원자층증착(ALD) 시스템’을 공개했다. 기존 반도체 공정에서는 트랜지스터를 배선 네트워크에 연결하는 금속 소재가 텅스텐으로 활용됐는데, 텅스텐은 전자 전도 효율이 낮아 성능을 제한하는 주요 요인이 된다. 선폭이 좁아져도 효율적인 전자 흐름을 유지할 수 있는 몰리브덴 소재를 통해 칩 성능과 에너지 효율을 극대화할 수 있다는 것이다.

어플라이드 머티리얼즈는 삼성전자 등 국내 기업과의 협업을 강화하고 국내 투자를 지속한다는 계획이다. 이날 미국 실리콘밸리에 조성 중인 50억달러(약 7조2000억원) 규모 차세대 반도체 연구개발 허브 에픽(EPIC) 센터 공동 연구개발(R&D) 프로그램에 삼성전자가 첫번째 멤버로 참여한다는 소식을 알렸다.

박광선 어플라이드 머티리얼즈 코리아 대표는 “다양한 고객들이 참여해 새로운 생태계에 동참해 기술개발을 가속화할 예정”이라며 “한국을 비롯한 글로벌 반도체 업체들이 경쟁력을 강화할 수 있도록 여러 플랫폼과 제품을 지원할 것”이라고 말했다.

박 대표는 이어 “국내에서 R&D를 담당하는 ‘컬래버레이션 센터 코리아’를 내년 하반기 공식 오픈할 예정”이라며 “폭발적으로 늘어나는 수요에 대응하기 위해 기업 및 대학과 공고한 협력을 이어가고, 한국 내 인프라도 확충할 예정”이라고 강조했다.