2nm 제조공정 칩 개발 성공한 IBM “7nm보다 성능 45%↑”

IBM이 5월 6일(현지시간) 자사 나노시트 기술을 이용해 세계에서 처음으로 2nm 제조공정 칩을 생산했다고 발표했다. 2nm 제조공정 칩 개발은 반도체 분야에서 중요하며 컴퓨터와 통신 장치, 우주 개발 등에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되고 있다.

클라우드와 AI, 사물인터넷이 중요한 시대인 만큼 칩 성능과 에너지 효율 향상에 대한 수요가 증가하고 있다. 그런데 최근에는 반도체 집적도는 2년마다 2배가 된다는 무어의 법칙이 무너져 2017년 반도체 파운드리 TSMC 회장이 더 이상 무어의 법칙은 유효하지 않다고 말하기도 했다.

그러던 중 2017년 5nm 제조공정 생산에 성공한 IBM은 새로운 2nm 제조공정 칩을 생산했다고 발표한 것. 반도체는 컴퓨팅 핵심을 담당하며 전자 제품이나 스마트폰, 교통 시스템 등 다양한 분야에서 중요한 구성 요소다. 칩 트랜지스터 수가 많을수록 동일 전력으로 더 많은 연산을 수행할 수 있다. 실리콘 웨이퍼 상에서 수많은 트랜지스터가 줄지어 있게 되는데 이는 마치 하이테크 쿠키 시트라고 할 수 있다. IBM은 4년 전인 2017년 5nm 제조공정 칩을 만든 기술을 기반으로 세계에서 처음으로 2nm 제조공정 칩을 개발하는데 성공한 것이다.

2nm 제조공정으로 제조한 트랜지스터는 DNA 가닥보다 작다. IBM이 2nm 제조공정 칩을 제조한 건 뉴욕주 알바니에 위치한 반도체 연구 시설. 2nm 제조공정 칩 성공으로 손톱 크기인 150mm² 웨이퍼에 500억 개에 달하는 트랜지스터를 넣을 수 있으며 트랜지스터 밀도는 1mm²당 3억 3,300만 개에 달한다.

반도체 집적도 향상으로 2nm 제조공정 칩은 과거보다 다양한 장점이 있다. 예를 들어 2nm 제조공정 칩은 7nm 제조공정 칩보다 45% 높은 성능을 발휘하는 것으로 보이며 같은 성능 프로세서 에너지 소비는 75%나 감소할 것으로 예측된다. 이는 스마트폰 등 배터리 수명이 4배 연장될 가능성을 말해준다.

또 데이터센터 이산화탄소 배출량 삭감이나 노트북 고속화에 의한 언어 번역, 인터넷 등 개선과 자율주행 자동차 물체 감지, 반응시간 향상 등 잠재적 이점도 있다고 한다. 그 뿐 아니라 AI와 5G 자율 시스템, 우주 탐사 발전을 촉진하는 데에도 도움이 된다.

2nm 제조공정 칩 개발은 IBM이 5nm 제조공정과 7nm 제조공정 개발에서 축적한 노하우를 살린 것이다. IBM 측은 IBM 자체가 2nm 제조공정 칩을 제조하는 게 아니라 삼성전자를 포함한 파트너를 이용해 프로세서를 제조할 것이라고 밝히고 있다. 또 앞으로 3년간 IBM은 2nm 제조공정을 개선하고 잠재적 결함을 수정할 계획이다. 여기에서 생산에 이르기까지 엄청난 노력이 필요하다는 설명이다. 또 2nm 제조공정 개발에 나서는 건 IBM 외에도 TSMC가 연구 개발을 진행 중인 것으로 밝혀지고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.