세계 반도체시장 현황

성덕고등학교 아침 T.E.D(Technology, Entertainment, Design) - 21회  영역: 신소재와 기술융합

[1] 미국은 반도체 산업 설비와 인력에 대한 강력한 투자를 기반으로 한 기술적 우위를 점하였으나, 최근 대만과 한국의 추격이 빠르게 상승하고 있습니다. 글로벌 유력 반도체 시장조사업체가 내년 반도체 시장이 반등할 것이라고 분석했습니다. 올해 코로나19 팬데믹으로 움츠러들었던 정보기술 수요가 늘면서 칩 판매와 제조 설비 투자도 덩달아 늘어날 것이란 분석입니다. 현재 반도체 시장은 미국, 대만, 한국의 반도체 기업들을 중심으로 이들이 코로나19의 위기 속에서 어떠한 방향으로 나아갈지에 주목하고 있습니다.

[2] 인텔은 지난 11세대 cpu를 발표했습니다. 이번 cpu는 ipc가 저번 세대에 비해 약 20% 향상되며 컴퓨팅 성능은 약 10%, 그래픽 성능은 두 배 높아졌습니다. 저본 6월에 인텔 10세대 cpu를 출시한 이후 비교적 빠르게 새로운 cpu를 발표한 것으로 보이는데 저번 10세대 cpu가 높은 발열과 소모 전력 때문에 소비자들 사이에서 호불호가 갈렸던 만큼 이번 소비자들은 이번 cpu를 걱정 반 기대 반으로 바라보고 있습니다. 다음 소식은 인텔 랩 선임 과학자 나빌 이맘이 냄새를 구별하는 컴퓨터 칩을 개발했습니다. 이맘 교수 팀은 인간이 냄새를 맡는 과정을 모방하여 컴퓨터 칩에 알고리즘을 세겨 놓았고 이 컴퓨터 칩에 아세톤, 암모니아. 메탄 등 10가지의 냄새를 학습시켰습니다. 이맘 교수는 이 컴퓨터 칩을 이용하면 의학 분야, 공학 분야 그리고 우리 일상 생활에서 널리 응용되어 사용될 수 있다고 합니다.

[3] TSMC의 성장력은 엄청납니다. 인텔의 외주 생산 소식이 전해지자 TSMC 주가는 세계 10위 기업이 될 정도로 크게 성장했습니다. 지난 28일 디지 타임스는 애플은 2나노급 공정에서 TSMC와 긴밀하게 협력하고 있고 2나노급 반도체 위탁생산을 이미 TSMC에 주문했다고 보도하였습니다. TSMC는 이미 애플의 5나노급 반도체를 생산하고 있으며 공정에 관해서도 신뢰를 얻은 것으로 보입니다. 반면 삼성전자는 앞서 3나노급 공정 개발을 알린 뒤 2나노급 공정과 관련된 계획은 뚜렷하게 밝히지 않고 있어 TSMC와 비교해 한 발 뒤처져 있습니다. 현재 삼성전자와 TSMC는 파운드리사업에서 큰 격차를 보입니다. 퀄컴, AMD, 엔비디아 등 다른 글로벌 반도체기업들까지 애플을 따라 TSMC의 2나노급 공정에 위탁생산을 맡기게 되면 삼성전자가 TSMC를 따라잡는 일은 더욱 어려워질 수밖에 없습니다. 다만 반도체업계에서는 TSMC가 먼저 2나노급 공정 로드맵을 내놨다고 해서 TSMC의 기술이 무조건 삼성전자보다 우위에 있다고 단정할 수만은 없다는 시선도 나옵니다. 삼성전자는 그동안 파운드리 분야 미세공정 기술에서 ‘초격차’를 강조해 왔습니다. TSMC와 규모의 차이는 있을지언정 기술 자체는 비슷한 수준에 이르러 있다고 합니다.

[4] 2020년 7월 7일 삼성전자의 지원을 받아 UNIST 이준희 교수와 이연재 학생을 비롯한 9명의 연구원은 이 한계를 돌파하는 물리적인 이론을 제시하여 세계 최고의 저널인 Science에 발표될 정도로 히트를 치게 됩니다. UNIST연구원들은 강유전체 메모리(FeRAM)에서 정보를 저장하기 위해서 굳이 큰 영역인 domain을 만들어야 하는지 의문을 가졌습니다. 그 의문을 통해서 연구진은 강유전체 재료인 산화하프늄에 집중하였습니다. 강유전체는 자발적인 분극을 보이는 재료인데 일반적으로 분극은 물질의 크기가 작아지면 작아질수록 사라져버립니다. 그런데 산화하프늄으로 나노미터 사이즈에서도 분극이 유지되어 개별 원자에 1bit의 정보를 저장할 수 있는 이론적 근거를 UNIST에서 제시한 것입니다. 그렇다면 언제 이 기술을 구현할 수 있을까요? 전문가들은 최소한 수 년 안에 기술을 완성할 수 있을 것으로 예측하였는데 중요한 점은 이 기술을 구현하는데 가장 큰 어려움인 정보량을 읽어내기 위해서 미세전극 기술이 따라와야 한다고 지적했습니다. 현재기술로는 머리카락 두께보다 1만배 작은 수준인 10nm에서 7nm정도로 경유전체 메모리를 읽어내기 위해서 필요한 0.5nm에 미치려면 현재보다 약 20분의 1이나 더 정밀해져야 합니다. 하지만 이 기술은 향후 반도체 산업의 핵심 경쟁 방향을 제시할 가능성이 높고 삼성전자의 미래를 이끌어 줄 핵심 기술이라고 평가받고 있습니다. 삼성전자도 이 프로젝트에 아낌없이 지원을 하고 있으며 반도체 업계 1인자의 자리를 노리고 있습니다.

※ 생각의 힘

★ 자신의 주변에서 발견할 수 있는 반도체가 들어간 전자기기가 어느 나라에서 생산하였는지 찾아 써보자

★ 우리나라가 반도체 시장의 변화를 중요하게 여겨야 하는 이유를 찾아보자

*자료조사: 김동명, 박연준, 안동민

*활동지 제작: 김동명

*영상편집 및 자막 : 박연준, 안동민

*녹음: 김동명, 박연준, 안동민