출처: dev.to 기술 뉴스 캡처
중국 연구진이 차세대 반도체 소재로 불리는 인디움 셀레나이드(InSe) 기반 칩의 대량 생산 방법을 개발했다고 밝혔다. ‘황금 반도체’로 불리는 이 소재는 실리콘이 닿지 못하는 초고속 전자 이동도와 극한 두께를 동시에 구현할 수 있어, 포스트 실리콘 시대의 유력 후보로 꼽혀왔다. 이번 성과는 상용화의 가장 큰 장벽이었던 ‘웨이퍼 단위 양산’을 돌파했다는 점에서 의미가 크다.
실리콘의 한계, 인디움 셀레나이드가 열다
현대 반도체 산업은 실리콘 소재의 물리적 한계에 도달해 있다. 미세 공정이 2나노 이하로 내려가면서 누설 전류와 발열이 급증하고, 더 이상 무어의 법칙을 유지하기 어려워졌다. 인디움 셀레나이드는 2차원 물질 중에서도 전자 이동도가 1000 제곱센티미터당 볼트초(cm2/Vs)를 넘어 실리콘의 약 10배에 달한다. 즉 같은 면적에서 더 빠르고 전력 소모가 적은 칩을 만들 수 있는 셈이다.
양산, 왜 지금까지 어려웠나
인디움 셀레나이드는 뛰어난 성능에도 불구하고 결정 성장 제어가 매우 까다로웠다. 기존 방식은 소량의 결정 조각을 떼어내는 수준에 그쳤고, 반도체 공정에 필요한 8인치 이상 대면적 웨이퍼를 균일하게 만드는 기술이 존재하지 않았다. 중국 연구진은 화학기상증착(CVD) 공정을 변형한 ‘단일 결정 에피택시’ 기술을 적용, 4인치 웨이퍼 기준 결함 밀도를 상용 수준으로 낮추는 데 성공했다고 논문에서 밝혔다.
‘황금 반도체’라는 별명의 유래
인디움 셀레나이드는 빛을 비추면 황금빛을 띠는 데다, 반도체 업계에서 ‘성배’로 여겨졌던 소재라 황금이라는 수식어가 붙었다. 인디움 자체가 휴대폰 터치스크린의 ITO(투명전극) 핵심 원료로 귀금속급 취급을 받는 점도 영향을 미쳤다. 다만 실제 가격은 금보다 저렴하지만, 수급이 한정적이라 확보 경쟁이 치열합니다.
산업 파급 효과와 과제
이번 양산 기술이 상용화되면 초저전력 AI 가속기, 플렉서블 디스플레이용 드라이버 칩, 양자 컴퓨터용 제어 칩 등에 폭넓게 적용될 수 있다. 특히 모바일 기기에서 배터리 수명 획기적 개선이 기대된다. 다만 대면적 화물 생산성, 원료인 인디움의 안정적 공급망, 기존 실리콘 생태계와의 호환성 등 넘어야 할 산은 남아 있다. 미국과 일본의 주요 반도체 소재 연구소도 뒤따르고 있어 기술 경쟁이 본격화할 전망이다.
자주 묻는 질문(FAQ)
Q. 인디움 셀레나이드 칩이 상용화되면 언제쯤 제품으로 만날 수 있나요?
A. 연구진은 3~5년 내 소규모 특수 목적 칩부터 적용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 일반 소비자용 스마트폰이나 PC에 탑재되려면 2030년 이후가 현실적입니다.
Q. 실리콘 반도체보다 정확히 어떤 점이 좋은가요?
A. 전자 이동도가 약 10배 높아 같은 성능에서 전력 소모를 절반 이하로 줄일 수 있습니다. 또 2차원 물질이라 원자 단위 두께로 얇게 만들 수 있어 초박막 기기에 유리합니다.
Q. 인디움 수급에 문제는 없나요?
A. 인디움은 아연 정제 부산물로 연간 약 900톤이 생산됩니다. 중국이 전 세계 생산의 50% 이상을 차지하며, 수급 편중 리스크가 있어 미국과 유럽은 대체 소재 및 재활용 기술에도 투자하고 있습니다.
Q. 한국 반도체 업계의 대응은?
A. 삼성종합기술원과 SK하이닉스 연구소가 2차원 반도체 소재 연구에 참여하고 있습니다. 정부 차원의 차세대 소재 국책 과제에도 관련 주제가 포함되어 있지만, 상용화 속도는 아직 초기 단계입니다.
관련 글
· AI 반도체 수요 폭증, 스마트폰 가격 인상 압박
· 원문 보기: dev.to – Top 10 Tech News (July 2025)