IBM, 0.7나노 반도체 기술 첫 공개

0.7나노 ‘나노스택’ 공개
수직 적층으로 한계 돌파
AI칩 전력 70% 절감 가능
상용화까지 약 5년 전망

왼쪽부터 IBM이 1966년 개발한 D램, 2021년 개발한 2나노 칩, 이번에 공개한 0.7나노 칩 [사진=IBM]

미국 IBM이 세계 최초로 1나노미터(㎚) 이하 반도체 기술인 0.7나노 공정을 공개했다. 단순히 선폭을 줄인 것이 아니라 반도체를 평면으로 미세화해온 기존 방식을 버리고 트랜지스터를 수직으로 쌓는 새로운 구조를 제시했다는 평가다.

IBM은 25일(현지시간) 0.7나노(7옹스트롬) 공정 기반의 새로운 트랜지스터 구조인 ‘나노스택’을 공개했다. 2021년 2나노 반도체를 발표한 이후 5년 만에 내놓은 차세대 기술이다. IBM은 이 기술을 적용하면 손톱 크기 칩 안에 약 1000억 개의 트랜지스터를 집적할 수 있으며 기존 2나노 칩보다 집적도는 약 두 배로 높아진다고 설명했다.

지금까지 반도체 업체들은 트랜지스터를 같은 평면 위에 더 작고 촘촘하게 배치하는 방식으로 미세화를 이어왔다. 하지만 물리적 한계가 가까워지면서 더 이상 같은 방식으로는 성능을 높이기 어렵다는 지적이 제기됐다.

IBM은 이를 해결하기 위해 트랜지스터를 위아래로 엇갈려 쌓는 나노스택 구조를 개발했다. 후이밍 부 IBM 리서치 반도체 연구개발 총괄 부사장은 “반도체 산업은 60년 넘게 X축과 Y축 방향으로만 트랜지스터를 줄여왔지만 이번에는 처음으로 Z축(수직 방향)까지 활용하는 시대를 열었다”라며 “나노스택은 일회성 기술이 아니라 앞으로 7옹스트롬, 5옹스트롬, 3옹스트롬을 거쳐 1옹스트롬까지 이어질 새로운 플랫폼”이라고 강조했다.

IBM은 이번 기술이 AI 시대의 가장 큰 고민인 전력 문제를 해결하는 데도 도움이 될 것으로 기대했다. 회사 측은 동일한 전력에서 연산 성능을 최대 50% 높이거나 같은 성능을 유지하면서 소비 전력을 최대 70% 줄일 수 있다고 밝혔다. AI 반도체에서 중요한 온칩 메모리(SRAM) 집적도도 기존 2나노 대비 약 40% 향상됐다. IBM은 “이 정도 SRAM 확장은 업계가 10여 년 동안 보지 못했던 수준”이라며 AI 가속기 설계에 큰 변화를 가져올 수 있다고 설명했다.

IBM은 이번 기술이 특정 제품이 아니라 CPU와 GPU, 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 등 거의 모든 반도체에 적용 가능한 범용 기술이라고 밝혔다. 특히 AI 데이터센터의 급격한 전력 소비 증가를 해결할 핵심 기반 기술이 될 것으로 기대했다.

다만 실제 상용화까지는 시간이 필요하다. IBM은 연구 단계의 기술을 생산 가능한 수준으로 끌어올리는 데 약 5년이 걸릴 것으로 전망했다. 현재는 일본 파운드리 업체 라피더스와 2나노 양산 기술을 공동 개발하고 있으며 0.7나노 기술의 상용화 파트너는 아직 결정하지 않았다고 밝혔다. 제이 감베타 IBM 리서치 총괄은 “우선은 라피더스와 2나노 생산을 성공시키는 데 집중하고 있으며, 이후 산업화 방안을 검토할 것”이라고 말했다.

[실리콘밸리 원호섭 특파원]