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김정호 KAIST 전기 및전자공학부 교수

“반도체 기술이 눈부시게 발전하면서 '무어의 법칙'이 한계에 부딪히게 됐습니다. 반도체 발전 과정을 예측하고, 새로운 단계로 이끌 수 있는 패러다임이 탄생할 때입니다.”

김정호 한국과학기술원(KAIST) 전기 및 전자공학부 교수는 그동안 진리처럼 여기던 무어의 법칙이 한계에 부딪혔다고 단언했다. 50여년 전 생각으로는 현재의 발전상을 설명하기 어렵다는 것이다.

무어의 법칙은 1965년 인텔 창업주인 고든 무어가 제안했다. 반도체 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 증가한다는 예측이다. 그동안 업계는 미세화 공정으로 칩 성능을 지속적으로 향상시켰으나 곧 한계에 부딪힌다. 반도체 회로 선폭이 수 나노미터(㎚) 수준으로 줄어들면 더 이상 미세화가 어렵다.

김 교수는 앞으로는 트랜지스터 수가 아니라 '3차원 반도체 적층 구조'에서 답을 찾아야 한다고 강조했다. 이런 주장을 자신의 성을 딴 '김의 법칙(Kim's Law)'에 담았다.

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김정호 KAIST 전기 및 전자공학부 교수가 주장한 '김의 법칙' 개요. 3차원 적층구조 층수 매년 2배 가 될 것이라는 내용을 담았다.

김의 법칙은 미국 '조지아공대 패키징 학회' '환태평양 패키징 학회'에서 발표됐다. '디자인콘'에서도 언급됐다.

3차원 반도체 적층구조는 반도체 칩을 쌓는 기법이다. 웨이퍼에 구멍을 뚫어 전극을 수직 형성하는 'TSV' 기술을 활용한다. 김 교수는 이런 적층 구조 층수가 2년마다 두 배로 늘어날 것이라고 확언했다. 2010년 이후 공개된 세계 반도체 회사 자료를 수집해 분석한 결과다.

“이미 엔비디아, AMD 등 주요 관련 업체 등이 관련 제품을 내놓는 등 반도체 3차원화가 진행되고 있습니다. 수년 안에 120단 이상의 적층 칩을 만날 수 있습니다.”

김 교수의 주장은 20여년에 걸친 반도체 적층구조 연구에서 비롯됐다. 김 교수는 이 분야가 태동한 20년 전부터 헌신한 3차원 반도체 분야 선구자다. 관련 논문만 세계 최고 수준인 500여편을 쏟아냈다. 66명 석·박사를 배출해 애플, 인텔, 퀄컴 등 기업의 핵심 인력으로 성장시켰다. 이 성과로 지난해 세계 최대 전기전자분야 학회 'IEEE'로부터 펠로로 선정되는 영예를 안았다. 펠로는 IEEE가 극소수에만 부여하는 회원 최고등급이다. 3차원 반도체 적층구조 상업화에도 기여했다. 2009년부터 SK하이닉스에 고대역폭메모리(HBM) 3차원 반도체 설계기술을 제공했다.

김 교수는 3차원 반도체 적층기술과 김의 법칙이 우리나라는 물론 세계 반도체 시장 발전을 선도할 수 있다고 강조했다.


“지금은 인공지능(AI), 빅데이터, 사물인터넷(IoT) 현실화로 '컴퓨팅 파워'와 데이터 처리량이 급증하는 시대입니다. 새로운 패러다임 아래 3차원 반도체 적층구조를 발전시키면 우리나라의 세계 반도체시장 선도, IT강국화를 지속할 수 있다고 믿습니다.”


대전=김영준기자 kyj85@etnews.com