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중소기업이 D램 신기술을 개발했다고?…무엇을, 어떻게?

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Friday, October 04, 2024, 14:10:01

현재 양산중인 6F2보다 셀 면적 최대 50% 감소 결과 측정
태성환경연구소 “데이터 용량은 커지는데 전력 사용량은 줄어”

울산 = 인더뉴스 제해영 기자ㅣ㈜태성환경연구소(회장 윤기열/대표이사 김석만) 나노FAB기술개발센터는 셀(데이터저장 장소) 어레이 변형을 통해 3.5F2 DRAM 기술을 세계 최초로 개발했다고 4일 밝혔습니다.(본지 2024년 10월 04일자 <“기존 D램보다 성능 2배↑”…국내 중소기업, 반도체 ‘新기술’ 만들었다> 기사 참조)

 

AI의 활용이 확대되면서 데이터센터를 비롯해 AI 서버 등에 차세대 메모리 수요가 늘어나고 있습니다. 이러한 차세대 메모리는 고용량, 고속연산, 고성능, 저전력의 특성이 필요합니다.

 

특히, 데이터센터의 전력 소비량 중 메모리 14%와 메모리가 제대로 동작하기 위해 소모되는 팬(PAN) 전력 5%를 포함하면 20%에 육박하는 전력을 메모리가 소모하고 있습니다.

 

이에 따라 MS, 구글, 메타 등은 AI 인프라 투자가 진행될수록 탄소중립 목표 달성에서 멀어지고 있는데요. 최근 엔비디아는 이에 대응하기 위해 AI 가속기에 소비전력이 낮은 HBM(고대역폭 메모리; 적층구조)을 탑재하는 방향으로 대응하고 있습니다.

 

HBM(High Bandwidth Memory; 고대역 메모리)은 구조상 전력소모와 발열을 제어하는 데 어려움이 큽니다. 이에 따라 메모리 제조사들은 4F2 (F2는 메모리 셀 크기 단위; 앞 숫자가 작을수록 고집적), 3D DRAM(셀을 수직으로 쌓는 구조) 등 새로운 구조의 저전력 DRAM 개발에 박차를 가하고 있습니다.

 

AI 패권이 달린 차세대 DRAM의 개발 경쟁이 치열한 상황에서 전 세계 DRAM 엔지니어들에게 떨어진 과제는 공정의 미세화, HBM 패키징(하이브리드 본딩) 등 여러 분야가 있겠지만 가장 기본은 칩 크기를 줄이면서 용량은 늘리는 것입니다.

 

이번에 태성환경연구소가 개발한 신기술이 반도체의 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 주장입니다.

 

이와 관련 정혁제 개발실장은 “3.5F2 DRAM은 현재 주요 DRAM 제조사가 양산 중인 6F2, 개발중인 4F2 보다 집적도가 높은 구조”라며 “6F2 대비 4F2의 차이점은 셀을 수직으로 세운 구조인데, 3.5F2 역시 수직배열이다”라고 설명했습니다.

 

이어 “현재 개발 경쟁이 치열한 3D DRAM이 4F2의 조합으로 이루어진 구조”라며 “4F2가 3.5F2로 전환되면, 3.5F2가 3D DRAM에도 적용되는 셈인데, 이 경우 집적도와 용량은 기존 대비 더 크게 증가하게 된다”고 덧붙였습니다.

 

 

여기에 전력소모 측면에서도 탁월한 성능을 발휘한다는 것도 신기술의 장점으로 꼽힙니다. 임채록 개발총괄이사는 “셀 하나에 걸치는 비트라인(데이터를 저장할 셀을 선택하는 신호라인)의 길이가 4F2의 0.866배가 되고, 이 길이가 13.4%(2-1.732)F/2F) 수축되고, 서브블록에 걸치는 비트라인의 길이도 13.4% 수축된다”고 설명했습니다.

 

그는 “셀이 수축할 때도 워드라인(비트라인과 교차하는 라인; 이 지점에 데이터 저장) 간의 간격과 필라(pillar; 기둥형 커패시터) 형상 간의 간격은 최소 패터닝(형상) 크기, 즉 1F를 유지해야 하는데, 워드라인을 이층 구조로 하고 필라 형상들은 육각형(벌집) 모양으로 배치해 이를 구현했다”고 설명했습니다.

 

결과적으로, 이 구조는 기존 6F2 기준으로 셀 면적의 40~50% 정도를, 4F2 대비 10~15% 정도를 줄일 수 있게 되는데요. 이에 따라 셀에 데이터를 쓰고 읽을 때, 서브블록에 걸치는 비트라인 상에 걸리는 전압이 감소해 전력도 감소한다는 겁니다.

 

임채록 이사는 이러한 구조가 가능해진 과정에 대해서도 자세하게 설명했습니다.

 

그는 “이 구조를 설계하고 HFSS, LT Spice, TCAD 툴을 활용해 공정 시물레이션, 소자 시물레이션, DRAM 셀 검증 등을 진행해 특성을 분석했고, HFSS 툴을 이용해 기하학적 모델링, Boundary, Excitation 조건 설정, 주파수 분석을 진행했다”고 했습니다.

 

이어 “비트라인, 워드라인의 커패시턴스 및 Cb/Cs ratio의 계산을 진행해 검증했다”면서 “DRAM 셀 구조에서의 셀 트랜지스터 특성을 분석해 전기적 특성을 예측했고, 셀 트랜지스터의 Retention time과 Write time 성능을 검증했다”고 말했습니다.

 

 

무엇보다도 신기술이 상용화 가능성이 높다는 게 개발사가 강조하는 입장입니다.

 

윤기열 태성환경연구소 회장은 “이번에 개발된 셀 구조는 범용 DRAM의 용량 증가는 물론 HBM이나 3D DRAM의 용량 증가에도 활용될 수 있기 때문에 실용적으로 중요한 기술개발”이라고 말했습니다.

 

이어 그는 “기술개발은 (주)태성환경연구소 나노FAB기술개발센터의 연구원들과 협력 전문가 그룹의 UNIST 정홍식 교수, 울산대학교 김용수 교수, 오산대학교 김대영 교수, 부산대학교 이재현 교수 등의 자문을 받아 진행했고, 국내외에 특허출원 (국내 20건, 해외 10건) 중이고, 곧 등록될 예정”이라고 덧붙였습니다.

 

☞ 용어 설명

 

*3.5F2 DRAM 설계 및 검증에 활용한 툴

- HFSS: 고주파 전자기 해석 SW

- Virtuoso: 전자설계 자동화 SW

- TCAD: 반도체 공정 및 디바이스 최적화 SW

- LT-Spice: 아날로그 회로 설계 SW

- OrCAD: 전자회로 설계 및 시뮬레이션

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제해영 기자 helloje@hanmail.net

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눈 떠보니 올랐다…식음료업계 ‘가격인상 릴레이’ 언제 멈추나

눈 떠보니 올랐다…식음료업계 ‘가격인상 릴레이’ 언제 멈추나

2025.04.01 09:39:36

인더뉴스 장승윤 기자ㅣ식품업계의 가격 인상 도미노가 멈추지 않고 있습니다. 원·달러 환율 급등, 원재료비 증가 등을 이유로 주요 먹거리 가격이 연쇄적으로 오른 가운데 4월에도 흐름이 이어질 것으로 보여 장바구니 물가 부담이 더해질 전망입니다. 탄핵 정국 장기화로 정부가 물가 관리·감독에 손을 놓고 있다는 비판도 제기됩니다. 1일 업계에 따르면 최근 30개 이상 식음료 기업들이 주요 제품 가격 인상에 동참하고 있습니다. 지난해 같은 기간 소수의 업체가 가격 인상을 단행한 것과는 분명히 대조되는 양상입니다. 특히 라면, 커피, 우유 등 소비자 구매가 많은 품목에 가격 인상이 집중돼 소비자 시름이 깊어지고 있습니다. 카페 업계에서는 업계 1위 스타벅스를 시작으로 가격 인상 렐리가 계속되고 있습니다. 스타벅스 코리아는 지난 1월 24일 톨 사이즈 음료 22종 가격을 인상했습니다. 아메리카노 가격은 4500→4700원으로 200원 올랐습니다. 스타벅스는 지난해 8월부터 올해 1월까지 5개월간 3차례 가격 인상을 단행했습니다. 투썸플레이스는 지난달 26일부터 커피 23종, 음료 22종, 케이크 13종 등 총 58종 가격을 평균 4.9% 인상했습니다. 레귤러 사이즈 기준 커피 제품 23종 가격을 200원씩 올림에 따라 아메리카노 가격은 4500→4700원으로 조정됐습니다. 홀케이크는 평균 2000원, 조각 케이크는 평균 400원이 인상됐습니다. 이디야커피 역시 지난 3월 18일부터 '이중 가격제'를 도입했습니다. 배달앱 주문 시 매장 가격과 다르게 판매하는 제도로 배달 판매가 제조 음료는 300원 올랐고 베이커리, RTD, RTE, 스틱커피 등은 500원씩 인상됐습니다. 아메리카노 가격은 동결했습니다. 이디야 자사앱을 통해 주문 시 가격은 기존과 동일합니다. 저가 커피도 예외가 아닙니다. 메가커피는 이달 21일부터 핫아메리카노 가격을 1500원에서 1700원으로 200원 인상합니다. 메가커피의 아메리카노 가격 인상은 론칭 이후 10년 만입니다. 같은 날부터 할매가커피는 1900→2100원으로, 대용량 메뉴 메가리카노는 3000→3300원으로 각각 오릅니다. 카페 프렌차이즈업계는 고환율에 원재룟값 상승 등 원가 압박이 심화된 점을 가격 인상 요인으로 지목했습니다. 실제 전 세계적인 기상 이변으로 원두 가격을 좌우하는 국제 생두 시세는 지난해 전년 대비 2배 가까이 뛰었습니다. 밀, 팜유 등 원재료 대부분을 수입하는 라면업체들도 상황은 마찬가지입니다. 오뚜기는 4월 1일부터 27개 라면 중 16개 제품 출고가를 평균 7.5% 인상합니다. 대형마트 판매가 기준 진라면은 716원→790원으로, 오동통면 800원→836원으로, 짜슐랭은 976원→1056원으로 각각 상향 조정됐습니다. 농심은 지난 3월 17일부터 신라면, 너구리, 짜파게티 등 라면, 스낵 17개 제품 출고가를 평균 7.2% 인상했습니다. 이에 2023년 7월 정부 압박에 인하했던 신라면, 새우깡 가격은 이전 수준으로 되돌아갔습니다. 신라면은 950원→1000원으로, 새우깡은 1400→1500원으로 가격이 인상됐습니다. 팔도는 라면류 가격 인상 여부를 내부적으로 검토하고 있습니다. 삼양식품은 라면과 스낵, 소스류 제품 가격을 동결하기로 결정했습니다. 하림산업도 현재까지 가격 인상을 고려하고 있지 않은 것으로 보여지나 농심, 오뚜기가 앞서 가격을 인상한 만큼 경쟁사들이 뒤따라올 가능성도 배재할 수 없게 됐습니다. 유업계에서는 남양유업이 1일부터 초코우유 브랜드 초코에몽 출고가를 평균 8.9% 인상합니다. 이에 초코에몽 190ml는 편의점 기준 1400→1600원으로 200원 오릅니다. 맥주도 오릅니다. 오비맥주는 1일부터 카스, 한맥 등 주요 맥주제품 공장 출고가를 평균 2.9% 인상한다고 밝혔습니다. 회사 측은 고환율, 고유가 장기화로 각종 원부자재 비용 상승 압박이 커졌다고 설명했습니다. 패스트푸드업계도 가격 인상 행렬에 올라탔습니다. 신세계푸드는 4월부터 노브랜드 버거 메뉴 가격을 평균 2.3% 인상합니다. 버거 단품과 세트 19종은 200원씩, 사이드 단품 19종은 100원씩 오릅니다. 롯데리아는 오는 3일부터 버거류 23종 포함 총 65개 품목의 판매 가격을 평균 3.3% 인상합니다. 대표 메뉴 '리아 불고기'와 '리아 새우' 가격 단품과 세트 모두 200원씩 인상해 각각 5000원, 7300원으로 조정 운영합니다. 앞서 맥도날드는 지난달 20일부터 20개 메뉴 가격을 평균 2.3% 인상했습니다. 이에 버거 단품(불고기버거, 치즈버거)이 200원씩 올랐습니다. 버거 세트 메뉴 기준으로는 7종에 대해 200~300원 올렸습니다. 음료·커피 메뉴에서는 ‘드립 커피’ 1종만 200원 인상됐습니다. 샌드위치 브랜드 써브웨이도 이달부터 에그마요, 이탈리안BMT 등의 가격을 인상합니다. 15cm 샌드위치 단품 기준 250원, 약 3.7% 상향 조정됩니다. 이중 가격제도 도입해 배달 시 15cm 샌드위치 기준 가격은 매장 판매가에 900원이 추가됩니다. 잇따른 가격 인상에 이달 가공식품과 외식 물가 상승률이 3%를 넘어설 거란 관측도 나옵니다. 통계청 국가통계포털에 따르면 전년 동월 대비 가공식품 물가 상승률은 지난해 1.8% 증가하며 1%대를 유지했으나 올해 1, 2월 들어 각각 2.7%, 2.9% 증가하며 전체 소비자물가지수 상승률(2.0%)를 상회했습니다. 식품업계 관계자는 "기후변화 등으로 원재료비가 오르고 있고 연료비 상승, 전쟁 등 공급망 이슈 등이 겹쳐 최근 주요 식품 가격이 꾸준히 오르고 있다"며 "식품 부문 가격 변동성은 올해도 지속적으로 높은 모습을 보일 것"이라고 말했습니다. 이어 "정부가 물가 안정을 위한 여러 정책을 시행하고 있지만 효과가 제한적이라는 평가가 많고 실제로 사람들이 체감을 못하는 것 같다"며 "소비 양극화가 일어날 가능성이 높은 가운데 소비자는 대체 품목을 선택하거나 소비 패턴을 조정해 비용 부담을 완화하려는 노력을 할 것으로 보인다"고 덧붙였습니다.


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