TSMC, ‘2나노 반도체’ IBM보다 앞서나...“1나노 기술 개발 성과”

▲1월 19일 대만 신주에 있는 본사에 대만 반도체 제조회사 TSMC의 로고가 보인다. 신주/로이터연합뉴스

세계 최대 파운드리 TSMC가 대만국립대학교(NTU), 미국 매사추세츠공과대학(MIT)과 함께 1나노미터(㎚·1㎚는 10억 분의 1m) 반도체 개발에 있어 획기적인 성과를 거뒀다고 18일(현지시간) 대만 영문 매체 타이완뉴스가 보도했다.

국제 과학 학술지 네이처에 따르면 이들은 2차원(2D) 소재를 활용한 1나노 공정을 가능하게 하는 기술에서 상당한 성과를 거뒀다. 이번 기술 개발은 MIT 연구팀에 의해 처음 이뤄졌으며 이후 TSMC가 기술을 최적화하고, NTU 전기공학부가 기술 개선을 진행했다.

연구 논문에 따르면 이들은 반도체의 핵심 재료인 실리콘을 반금속(semi-metal) 원소인 비스무트(Bi)와 2D 소재를 결합해 저항을 줄이고 전류를 증가시킬 수 있다는 점을 발견했다. 즉 반도체의 에너지 효율을 가장 높은 수준으로 높일 수 있게 됐다는 이야기다.

이번 발표는 이달 초 미국의 IBM이 발표한 2나노 기술 기반 반도체 개발을 압도하는 것이다. IBM은 지난 6일 세계 최초 2nm 나노시트 기반 반도체 테스트칩 개발에 성공했다고 발표했다.

지난 수십 년간 반도체 업계는 더 작은 반도체 표면에 더 많은 트랜지스터를 장착하기 위해 노력해왔다. 반도체는 칩에 집적된 트랜지스터 수가 많을수록 성능이 뛰어나다. 반도체 업계가 더 미세한 수준의 칩 설계에 사활을 거는 이유이기도 하다.

현재 글로벌 선두주자로 꼽히는 삼성전자와 TSMC가 양산 가능한 최신 기술은 5나노 수준이다. 그간 과학자들은 2차원 소재가 1나노 이하의 반도체 만들기 위한 실리콘의 물리적 한계를 대체할 가능성이 크다고 보고 2차원 소재의 고저항·저전류 등 문제를 극복하기 위해 주력해왔다. 이번 기술 개발은 미래 전기차와 인공지능(AI) 등 신기술에서의 에너지 효율성과 고속화 가능성을 앞당기게 될 것이라고 타이완뉴스는 전했다.