검색창 열기 인더뉴스 부·울·경

Electronics 전기/전자 B·U·G News 부·울·경 뉴스

중소기업이 D램 신기술을 개발했다고?…무엇을, 어떻게?

URL복사

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

English(中文·日本語) news is the result of applying Google Translate. <iN THE NEWS> is not responsible for the content of English(中文·日本語) news.

배너

More 더 읽을거리

제해영 기자 helloje@hanmail.net

배너

삼양식품, 이미 황제주라는데…목표가 줄상향 이유는?

삼양식품, 이미 황제주라는데…목표가 줄상향 이유는?

2025.05.16 11:46:13

인더뉴스 최이레 기자ㅣ삼양식품이 올해 1분기 해외시장에서 큰폭의 매출 성장세를 기록하며 시장 기대치를 크게 웃도는 성적표를 공개했습니다. 증권사들은 삼양식품이 이미 황제주에 등극했음에도 잇따라 목표주가를 상향조정하고 있습니다. 오는 하반기 본격 가동에 들어가는 밀양공장 생산량과 수출량을 감안하면 밸류에이션 부담이 우려되기 보다는 주가 추가상승 가능성이 크다는 이유에서입니다. 여기에 해외수출 모멘텀이 이제 막 부각되기 시작했다며 향후 높은 성장성이 기대된다는 평가입니다. 삼양식품은 지난 15일 1분기 연결기준 매출과 영업이익이 전년동기 대비 각각 37%, 67% 증가한 5290억원, 1340억원을 기록했다고 발표했습니다. 이는 분기 기준 사상최대 실적으로 삼양식품 핵심 지적재산권(IP)인 불닭볶음면 브랜드를 앞세운 해외시장 공략이 주효했다는 평가를 받습니다. 세부적으로 해외매출은 4240억원으로 47% 증가한 가운데 미국과 중국 매출이 각각 81%, 35% 확대된 1353억원, 1259억원을 기록했고 유럽에서도 246억원 매출을 올렸습니다. 이와 관련해 장지혜 DS투자증권 연구원은 "평균판매단가(ASP)가 높은 해외를 중심으로 매출이 성장했고 긍정적인 환율 효과가 더해져 외형성장 및 수익성 개선이 두드러졌다"고 분석했습니다. 2분기에도 실적 성장세는 이어진다는 전망입니다. 한화투자증권은 삼양식품 2분기 매출과 영업이익을 각각 38%, 63% 증가한 5861억원, 1458억원으로 제시하며 사상최대 실적 경신 행진이 이어질 것으로 내다봤습니다. 한유정 한화투자증권 연구원은 "일시적인 선적 지연으로 1분기 반영 예정이었던 미국수출 매출 일부가 2분기에 이연 반영될 것으로 추정된다"며 "뿐만 아니라 생산효율 개선 및 라인별 조정으로 생산량도 증가 추세가 이어질 것"이라고 예상했습니다. 특히 7월부터 밀양2공장이 본격 가동에 들어가면서 해외 일부지역에서 빚어지고 있는 불닭볶음면 품귀 현상이 완화, 실적성장에 기여할 것이라는 분석이 나오고 있습니다. 강은지 한국투자증권 연구원은 "미국 일부 채널과 유럽은 물량부족으로 1분기 매출 증가가 제한적이었다"며 "올해 상반기 이후 밀양 2공장 가동이 시작된다면 불닭볶음면 수출물량은 더욱 빠르게 증가해 높은 수익성이 유지될 것"이라고 진단했습니다. 박상준 키움증권 연구원은 "불닭볶음면의 글로벌 인지도가 상승하면서 이탈리아와 프랑스 메인스트림(주류) 채널 진출이 활발해지고 중국시장에서도 삼양식품 제품에 대한 관심이 환기되고 있는 점도 긍정적"이라며 "이번 상반기 주력 경쟁사들이 미국과 한국에서 가격인상을 단행해 중기적으로 매출성장과 수익성 확보 여력도 추가 확대될 여지가 있다"고 평가했습니다. 이와 같은 긍정적인 전망 속에 증권사들은 삼양식품 목표주가를 상향조정하고 있습니다. 가장 높이 책정한 증권사는 한화투자증권으로 기존 120만원에서 170만원으로 42% 올렸고 키움증권이 120만원에서 140만원으로 조정하며 추가 상승 여력이 크다고 봤습니다. 이와함께 한국투자증권이 110만원→130만원, NH투자증권 113만원→130만원, KB증권 105만원→125만원 등으로 주가 눈높이를 높인 가운데 대부분의 증권사들이 상향조정에 나섰습니다. 류은애 KB증권 연구원은 "오는 6월 밀양2공장 준공으로 공급 확대가 본격화될 것으로 기대되는 가운데 3분기부터 미국 등 전략국가 중심으로 공급을 확대하면서 외형성장과 이익률 상승 모두 확인이 가능할 전망"이라며 "수요가 여전히 견조한 상황에서 미국 메인스트림 중심으로 유의미한 판매량 증가가 기대된다"고 설명했습니다.


배너


배너