신소자 메모리·차세대 소자 개발로 ‘반도체 초격차’ 이끈다

정부, ‘미래기술 로드맵’ 발표
향후 10년간 기술 개발 청사진
3개 분야 45개 핵심기술 선정
D램 넘어선 신소자 구현 주력
AI·6G 등서도 원천기술 선점
강소기업 20곳 육성 등 과제로
R&D 뒷받침 민관 협의체 발족

경쟁이 치열한 반도체 시장에서 미래 기술패권을 차지하기 위해 D램 수준의 신소자 메모리와 차세대 소자 개발에 집중한다. 인공지능(AI) 및 6G 이동통신 반도체 설계 분야 원천기술을 선점하고, 반도체 전후 공정 분야 핵심기술 확보에도 나선다.

정부는 반도체 초격차 및 신격차 기술 확보를 위한 향후 10년간의 ‘반도체 미래기술 로드맵’을 9일 발표했다.

로드맵은 국가 차원에서 처음으로 마련한 반도체 핵심 기술개발 청사진이다. 기업과 대학, 연구소는 미래 전략과 연구 방향을 잡는 데 길라잡이가 될 수 있다. 정부도 중장기 연구개발(R&D) 지원 방향을 설정하는 근거로 활용하게 된다.

로드맵은 △소자 △설계 △공정 3개 분야에서 9개 중분류, 45개 핵심기술을 선정했다. 향후 5년간 확대되는 국가전략기술 R&D 투자에서 로드맵을 반영해 사업을 기획·추진할 방침이다.

소자 부문에서는 D램과 낸드 플래시 수준의 신소자 메모리와 차세대 소자를 개발한다. 강유전체와 자성체, 메모리와 레지스터가 결합한 멤리스터 소자 핵심원천기술 확보가 목표다. 현재 주력품목인 D램과 낸드 플래시는 처리속도가 느리고, 기초단계에서 개발되는 신소자는 기존 공장과 호환성이 낮다는 한계에 부딪힌 상황이다. 이에 기존 공정과 접목해 초고속·저전력·고집적이 가능한 차세대 메모리 소자를 구현한다.

설계 부문에서는 AI와 6G 이동통신, 전력, 차량용 반도체 설계 원천기술을 선점한다. 10페타(1000조)급 신경망처리장치(NPU) 기술개발, 차세대 SDV(소프트웨어 중심 자동차) 반도체 기술선점, 전력반도체 강소기업 20개 육성 등이 세부 과제로 제시됐다.

AI와 6G 반도체 시장은 향후 연평균 20% 내외 성장이 예상되고, 산업·안보 파급력이 크지만 아직 글로벌 시장 지배자가 없어 투자·지원 시 경쟁력 확보가 가능할 것으로 봤다. 전력·차량용 반도체 설계기술은 미국과 유럽연합(EU), 일본이 선점 중으로, 경제안보와 공급망 안정화 차원에서 기술 확보가 필요하다는 판단이다.

공정은 전 공정과 후 공정에서 11개 핵심기술주제를 선정했다. 최근 글로벌 공급망 재편과 반도체 수급 위기로 반도체 파운드리(제조 공정) 영향력이 확대되면서 대만이 급부상하고 있다. 이에 정부는 3㎚(나노미터, 1㎚는 10억분의 1m) 수준으로 초미세화에 진입한 반도체를 안정적으로 생산할 기술을 확보하고, 반도체 성능 향상을 위한 3D 적층이나 이종집적(칩렛) 등 첨단패키징 등 후공정 기술을 고도화하겠다는 계획이다.

정부는 이날 로드맵 추진을 뒷받침할 ‘반도체 미래기술 민관 협의체’를 발족했다. 한국반도체산업협회와 삼성전자, SK하이닉스, 대한전자공학회 등이 참여했다. 협의체는 정기적인 로드맵 수정 및 보완, 각계 소통, 민관 협력 반도체 R&D 추진 논의, 정부 반도체 R&D 정책·사업에 상시적인 민간의 수요와 의견 반영 등의 역할을 한다.

이종호 과기정통부 장관은 “기업은 가까운 미래를 담보할 수 있는 부분에 집중하고, 정부는 중장기적 관점에서 소재, 공정, 설계, 시스템 등 전반에 걸쳐 기업이 하지 못하는 부분을 다양하게 다뤄 마중물 역할을 할 수 있다”며 “정부와 기업이 추진하는 정책과 계획이 성공적으로 이행돼 세계 최고의 반도체 기술 역량을 확보할 수 있도록 지원하겠다”고 말했다.

이진경 기자 ljin@segye.com