삼성전자 종합기술원이 인공지능(AI)과 고성능 컴퓨팅용 첨단 반도체의 초미세 배선 저항을 약 45% 낮추는 기술을 세계 최초로 구현했다. 이 기술은 반도체 집적회로 미세화의 최대 걸림돌로 꼽혀온 배선 저항 문제를 소재 자체를 바꾸지 않고 해결했다는 점에서 주목받는다.
무슨 기술인가
반도체 회로가 미세해질수록 전기 신호를 전달하는 금속 배선도 가늘어지고 저항이 급격히 커진다. 이는 속도와 전력 효율을 함께 떨어뜨리는 구조적 한계였다. 삼성종합기술원 연구진은 배선 소재를 바꾸는 대신 미량의 탄소 기반 촉진제를 이용해 금속 결정의 방향과 결정립계를 제어하는 방식을 개발했다.
차세대 배선 소재로 주목받는 루테늄에 이 기술을 적용하자 결정의 99% 이상이 동일한 방향으로 정렬된 박막이 만들어졌다. 전자가 이동할 때 부딪히는 장애물이 크게 줄어든 것이다. 그 결과 탄소 촉진제를 쓰지 않은 루테늄 배선과 비교해 선저항이 약 45% 감소했다.
왜 중요한가
AI 가속기와 고성능 컴퓨팅용 첨단 로직 반도체는 신호 전달 속도와 전력 손실이 성능을 좌우한다. 배선 저항이 45% 줄어들면 같은 전력으로 더 빠른 연산이 가능해지고 발열 부담도 덜 수 있다. 연구 결과는 국제 학술지 사이언스에 게재되며 기술적 신뢰성을 인정받았다.
전망
업계에서는 이 기술이 차세대 미세 공정에서 루테늄 배선 도입을 앞당기는 계기가 될 것으로 본다. 삼성전자는 AI 반도체 시장에서 기술 경쟁력을 확보하는 동시에 파운드리 사업에서도 공정 차별화 요소로 활용할 수 있게 됐다.
자주 묻는 질문
Q. 배선 저항이 왜 문제가 되나요?
A. 회로가 미세해지면 배선이 가늘어져 저항이 커지고, 신호가 느려지며 전력 손실과 발열이 늘어나 칩 성능이 나빠집니다.
Q. 어떤 방법으로 저항을 줄였나요?
A. 미량의 탄소 기반 촉진제로 금속 결정 방향과 결정립계를 제어해, 결정의 99% 이상이 한 방향으로 정렬된 루테늄 배선을 만들었습니다.
Q. 이 기술이 실제 제품에 언제 적용되나요?
A. 구체적 양산 시점은 발표되지 않았지만, 차세대 미세 공정의 루테늄 배선 도입을 앞당기는 핵심 기술로 평가받고 있습니다.
Q. 어디에 발표되었나요?
A. 국제 학술지 사이언스에 게재되어 학계와 업계의 기술적 인정을 받았습니다.
출처 및 관련 자료
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