테라급 반도체란

테라D램 반도체는 기본적으로 기가급 반도체의 1천배 용량을 가지는 초대용량 메모리반도체이다. 현재 D램 분야 주력제품인 16MD램의 6만5천배이상, 64MD램의 1만6천배 이상에 달하는 정보를 저장할 수 있는 말그대로 꿈의 반도체라고 할 수 있다.

엄지손톱만한 크기의 반도체 칩에 영자신문 기준으로 8백40만쪽가량의 정보를 저장할 수 있는 어마어마한 용량을 가지고 있는 셈이다.

D램의 기술 발전은 지금까지의 속도로 가늠해볼 때 세대별로 기억용량이 4배 확대될 때 마다 셀(Cell) 크기는 이전 세대의 3분의 1 수준으로 줄고 칩 크기는 약 1.5배로 커지며 회로설계의 디자인 룰(Rule)은 전 세대의 0.6배로 미세화하고 있다.

이러한 추세가 이어진다고 가정할 때 1기가(Giga) D램의 설계 룰은 0.18㎛(1미크론은 1백만분의 1m), 셀 크기는 0.3㎛²가 되며, 1기가의 천배인 1테라(Tera)의 경우는 각각 0.01㎛, 0.001㎛²정도가 될 것으로 예상된다.

문제는 16기가비트 이상의 D램 구조에서는 전자가 기동하는 거리가 나노미터(nm, 10억분의 1m)단위로 미세하게 좁아져 전자가 방향성을 잃고 난반사와 같은 불규칙 운동 등의 이상한 현상을 일으키게 된다는 점이다. 이 때문에 현재의 반도체 재료인 실리콘으로 테라급 반도체를 제작할 경우, 기존의 기억소자 구조는 기능을 잃게돼 사실상 개발이 불가능하다는 것이 통설로 자리잡고 있다.

때문에 이러한 실리콘의 한계를 극복해야하는 테라급 반도체 개발을 위해서는 지금까지와는 전혀 다른 새로운 재료와 초미세 소자가 필요하고 또한 이에 수반되는 공정기술을 개발하는 것이 필수조건이라고 할 수 있다.

이번에 LG반도체가 서울대와 공동으로 추진하는 나노 프로젝트는 바로 이러한 테라급 반도체 개발에 필요한 신소재와 새로운 개념의 초미세소자 및 이에 필요한 초미세공정기술 등을 개발하기 위한 기반 기술 개발 사업이다.

<최승철 기자>