IBM‧삼성 개발 VTFET “배터리 일주일 가는 스마트폰 가능?”

IBM이 삼성전자와 공동 개발한 트랜지스터를 세로 방향으로 겹친다는 발상을 실현한 새로운 반도체 설계인 VTFET(Vertical Transport Field Effect Transistors)를 발표했다.

VTFET은 기존 설계와 비교해 소비 전력당 성능은 2배, 에너지 소비량은 85% 줄여줄 가능성이 있으며 충전하지 않아도 배터리가 일주일 가는 스마트폰 실현으로 이어질 수 있다고 한다.

이번에 양사가 공동 개발한 건 기존 트랜지스터를 평면 상에 늘어 놓는 방식과는 근본적으로 다른 트랜지스터를 수직 방향으로 겹치는 반도체 설계다.

트랜지스터란 반도체 소자 일종이며 단적으로 말하면 웨이퍼 상에 존재하는 트랜지스터 개수가 많을수록 칩 성능은 높아진다. 이번에 개발한 VTFET은 트랜지스터를 웨이퍼 위에 층상으로 겹쳐 전류를 웨이퍼에 수직으로 흘리는 설계다. 발표에 따르면 이 설계로 트랜지스터 게이트 길이나 스페이서 두께, 접점 크기 등 물리적 제약을 완화할 수 있다고 한다. 세로로 겹친다는 설계를 한 반도체 설계가 새로운 건 아니지만 지금까지는 트랜지스터가 아니라 칩 컴포넌트를 세로로 겹치는 방식이 주류였다. 이런 물리적 제약 완화로 기존 핀펫(FinFET) 설계보다 소비 전력당 성능은 2배, 에너지 소비량은 85% 줄어들 가능성이 있다는 것이다.

IBM은 VTFET을 이용하면 충전하지 않은 채 일주일간 배터리를 이용할 수 있는 스마트폰이나 에너지 집약형 프로세스에 따른 이산화탄소 배출량 삭감이 실현될 가능성이 있는 것 외에 소비 에너지 삭감으로 해양 부표, 자율주행차, 스페이스셔틀 등 다양한 기기에 사물인터넷과 엣지 디바이스를 설치할 수 있다고 주장하고 있다.

IBM은 지난 5월 세계에서 처음으로 2nm 제조공정 칩 제조에 성공했으며 이번 VTFET과 함께 무어의 법칙을 앞으로도 계속 유지할 수 있는 새로운 길을 열었다고 설명하고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.