정원철 삼성전자 반도체연구소 수석연구원(맨 왼쪽)이 팀원들과 반도체 설비를 보며 토론하고 있다. 삼성전자 제공
2018년 ‘다산기술상’ 대상의 영예는 정원철 삼성전자 반도체연구소 수석연구원에게 돌아갔다. 정 수석연구원은 세계 최초로 극자외선(EUV) 노광 장비를 이용한 7나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 공정을 개발해 한국 반도체산업 경쟁력 강화에 기여했다는 평가를 받았다.
반도체 생산의 핵심 과정 가운데 하나인 노광 공정은 빛을 이용해 반도체 원재료인 웨이퍼에 회로 패턴을 그리는 것을 말한다. EUV 노광 장비는 기존 불화아르곤(ArF) 장비에 비해 파장 길이가 14분의 1 미만으로, 세밀한 회로 패턴을 새겨넣는 데 유리하다. 반도체는 효율을 높이기 위해 제한된 크기 안에 더 미세한 회로를 그리는 게 중요하다.
삼성전자는 EUV를 활용한 7나노 공정을 적용하면 기존의 10나노 공정과 비교해 똑같은 크기의 웨이퍼에서 생산할 수 있는 반도체가 40%가량 늘어난다고 설명했다. 전력 효율은 약 50% 개선되고, 반도체 성능은 20%가량 향상된다.
EUV를 적용한 7나노 공정은 삼성전자 독자 개발 기술이다. 개발 기간 560건 이상의 특허를 확보했다. 더 미세한 공정인 5나노, 4나노 공정 개발의 성공 가능성을 높이는 만큼 대한민국 반도체 기술을 한 단계 높였다는 평가를 받는다. 삼성전자 관계자는 “향후 3년간 7나노 공정으로 모바일, 전장용 반도체 부문에서 30억달러 이상의 매출을 예상한다”고 말했다.
삼성전자는 업계 최초로 EUV 장비 도입에 성공함에 따라 파운드리(반도체 수탁생산) 1위인 대만 TSMC를 추격할 발판을 마련한 것으로 평가받고 있다. TSMC는 세계 파운드리 시장의 50.4%(작년 IHS 기준)를 장악하고 있다. 이 회사는 지난 2분기부터 본격적으로 7나노 양산 체제를 갖췄으나 기존 불화아르곤 장비를 쓰고 있다. EUV 장비 도입은 내년으로 늦췄다.
반면 삼성전자는 2000년대부터 EUV 기술 연구에 들어가 장비업체 등과 협력하며 기술 안정성 확보에 집중해왔다. EUV 공정의 결함 여부를 조기에 진단할 수 있는 검사장비 등도 자체 개발했다. 경기 화성 반도체 공장에 6조원 이상을 투자해 내년 말 완공을 목표로 대규모 EUV 전용 공정을 구축하고 있다.
공정 개발을 이끈 정 수석연구원은 서울대 금속공학과에서 학사·석사·박사 학위를 받은 뒤 2008년 삼성전자 반도체연구소 차세대 연구팀에 입사했다. 2011년부터 반도체연구소 로직TD팀에서 근무하고 있다. 이번 공정 개발 이전에도 14나노 공정 개발로 모바일 애플리케이션프로세서(AP) 엑시노스8890 제품 양산에, 8나노 공정 개발로 지난 11월 발표한 엑시노스9820 개발에 기여했다. 정 수석연구원은 “‘안 된다는 생각을 버려라’는 삼성 반도체인의 신조를 되새기며 연구개발에 몰두한 끝에 한 단계 도약할 수 있었다”며 “7나노 EUV 공정 개발로 반도체산업의 기술 발전에 기여할 수 있게 돼 기쁘다”고 말했다.
고재연 기자 yeon@hankyung.com
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