[한국 과학기술 1번지] ETRI, '산업의 쌀' 반도체로 국가 경제 이끈다

[대덕특구 50주년] ETRI, 산업의 쌀 '반도체' 경쟁력 강화 주목
늘어나는 반도체 소자·1초에 100기가 전송 등 기술 선도
반도체 연산능력·전력소모량·가격 경쟁력 등 향상 도모

우리나라에서 반도체는 국가 경제를 이끈 '산업의 쌀'로 평가된다. 반도체는 지난해 우리나라 수출의 약 19%를 차지하며 전체 품목 중 수출 1위를 기록했다. 그만큼 대한민국 경제에서 반도체 비중은 그야말로 절대적이다. 반도체 산업은 우리나라의 경제 버팀목이자 국가 안보 자산이다.

대덕연구개발특구에 위치한 한국전자통신연구원(ETRI)은 최근 차세대 반도체 개발에 집중하며 우리나라의 반도체 산업 경쟁력을 끌어 올리고 있다.

ETRI 연구진이 유연소재 위에 집적된 신축성 반도체 소자 어레이를 잡아당기고 있다. 사진=ETRI 제공

ETRI는 최근 고무줄처럼 늘어나는 반도체 소자를 개발하는 데 성공했다. 이 소자는 구불구불한 기판이 점차 직선으로 펴지면서 용수철처럼 늘어나는 원리다. 두 배까지 잡아당겨도 파괴되지 않고 성능을 유지한다. 반도체 표준공정과 호환될 뿐만 아니라 디스플레이나 스마트폰, TV, 자동차, 헬스케어 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있다.

ETRI 연구진이 개발한 초고속 광입출력 반도체 칩. 사진=ETRI 제공

ETRI는 1초에 100기가 데이터 전송이 가능한 초고속 광입출력 반도체도 개발했다. 반도체를 기존 전기 신호가 아닌, 빛으로 연결하는 원리다. 폭증하는 데이터 트래픽 수용에 도움을 줄 수 있는 게 특징이다. 크기는 20% 수준이라 저비용·소형화도 기대할 수 있다. 연구진이 개발한 이 광반도체 칩을 이용할 경우, 채널당 100Gbps의 속도로 2㎞까지 전송할 수 있다. 기존 전자 반도체 칩 전송속도의 2배 수준이다.

ETRI 연구진이 RVX 플랫폼을 활용해 개발한 초저전력 RISC-V 반도체의 성능을 측정하고 있다. 사진=ETRI 제공

ETRI는 손쉽게 반도체를 설계할 수 기술도 개발했다. ETRI가 개발한 플랫폼 '리스크-5 익스프레스'(RⅤX)를 활용하면 목표 성능에 맞는 설계자산(IP)을 선택한 후 설계 버튼을 누르는 것만으로도 손쉽게 반도체를 설계할 수 있다. IoT·웨어러블 분야에 특화한 초저전력 기술이 적용돼 활용성도 높다. 전력 소모량도 약 35%까지 절감해 0.7V(볼트) 전압으로 동작하는 IoT 애플리케이션을 0.48V 전압만으로 구동 가능한 게 특징이다. 초저전력 외에도 다양한 IP와 네트워크 기술, 사용자 인터페이스 등을 모두 통합해 사용자 목적에 맞는 시스템반도체를 자동 설계할 수 있다는 것도 장점이다.

RVX 플랫폼을 통해 개발한 초저전력 RISC-V 반도체 칩. 사진=ETRI 제공

앞서 ETRI는 지난 2020년 전구 켜는 15W 전력만으로 초당 40조회 연산능력(40TF)을 갖는 세계 최고 성능의 AI반도체(알데바란)도 개발한 바 있다. 이는 기존 상용 제품보다 연산능력을 25배 이상 높이는 한편, 전력소모량은 20배 이하, 가격은 50배 이하 각각 낮췄다.

ETRI 관계자는 "세계 최대 글로벌 소재 부품 기업인 미국 코히런트(Coherent)사와 차세대반도체 소재 부품 기술개발 및 글로벌 산업화를 위한 업무에 협력 중"이라며 "차세대 SiC 반도체 전력 소자와 광부품의 저탄소·에너지 고효율화를 위해 최선을 다하겠다"고 말했다.

인공지능반도체 알데바란. 사진=ETRI 제공