나노기술이 만들어가는 현재와 미래, 나노코리아 2015 현장

눈으로는 알아볼 수 없는 작은 세계가 우리의 삶을 조금씩 변화시키고 있습니다. 바로 ‘나노기술’에 대한 이야기인데요. 나노기술은 10억분의 1m 크기에 불과한 작은 세계에서 새로운 소재와 소자, 또는 시스템을 창출하는 과학기술을 이야기 합니다. 나노기술은 원자나 분자 단위의 정밀한 조작과 분석이 가능하기 때문에, 발전 가능성이 무궁무진한 첨단기술로 세계적인 관심을 받고 있는 분야이기도 합니다.

지난 7월 1일부터 3일간, 코엑스에서는 나노기술의 연구 성과와 정보 교류를 위한 ‘나노코리아 2015’가 개최됐습니다. 나노코리아 2015(NANO KOREA 2015)에서는 소재, 소자, 시스템부터 바이오, 의료, 측정 분야까지 다양한 나노기술의 현재와 미래를 한눈에 살펴볼 수 있었는데요. 삼성전자도 이번 행사에 참여해 첨단 반도체 기술들을 선보였습니다.

■ 세계적인 규모의 나노융합 국제 전시회, 나노코리아 2015

‘나노’는 얼마나 작은 크기를 말하는 걸까요? 그 단위만으로는 쉽게 체감하기 어려울 텐데요. 1나노미터(nm)는 머리카락 굵기의 10만 분의 1에 해당할 만큼 아주 미세한 크기입니다. ‘반도체’를 만드는 과정도 알고 보면 나노 단위의 정밀함을 요구하는 대표적인 나노기술 분야 중 하나입니다.

나노코리아 2015는 나노 분야의 세계 전문가 2,000여 명이 참석해 연구 성과를 교류하는 ‘심포지엄’과 19개국의 최첨단 나노기술과 응용 제품을 전시하는 ‘나노융합대전’으로 구성됐습니다.

행사장은 많은 사람들이 찾아 한껏 활기를 띤 한편, 첨단 산업기술을 다룬 전시회답게 진지한 분위기도 느낄 수 있었습니다. 그 중 단연 눈에 띄는 이곳! 다양한 메모리와 시스템 반도체 제품들이 전시된 삼성전자 부스를 만날 수 있었는데요. 과연 어떤 기술들이 관람객들의 눈길을 사로잡았는지, 지금부터 함께 만나볼까요?

■ 모바일 AP에서 이미지센서까지, 삼성전자 시스템 반도체

시스템 솔루션 분야에서는 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 모바일 AP, ‘엑시노스 7 옥타(7420)’가 많은 관심을 받았습니다. 엑시노스는 삼성전자가 자체 개발한 모바일 AP 브랜드로, 7420은 엑시노스 7 옥타 시리즈 제품입니다.

엑시노스 7 옥타(7420)는 3차원 트랜지스터 구조인 14나노 핀펫(FinFET) 공정을 적용한 제품입니다. 핀펫(FinFET) 기술이란, 기존 반도체를 구성하는 소자 구조가 2차원적인 평면 구조였던 것에 반해, 누설전류를 줄일 수 있도록 3차원 입체 구조로 소자를 만드는 기술입니다. 3차원 입체구조에 적용되는 게이트의 모양이 물고기 지느러미(Fin)와 비슷해 ‘핀펫(FinFET)’이라고 불리는데요, 엑시노스 7 옥타(7420)는 기존 20나노 공정보다 전력소모는 35% 줄이면서 성능은 20% 향상된 것이 특징입니다. 14나노 핀펫 공정이 적용된 ‘엑시노스 7420’과 20나노 HKMG(하이K메탈게이트) 공정이 적용된 ‘엑시노스 5433’의 소비전력 차이, 보이시나요?

최근 스마트폰을 통해 자신의 모습을 찍는 셀피(selfie) 트렌드 바람이 불면서, 모바일 AP와 함께 ‘이미지센서’도 중요한 역할을 하고 있습니다. 이미지센서는 카메라에서 렌즈를 통해 들어온 빛을 전기적인 디지털 신호로 변환해주는 소자인데요. 이번 행사에서 삼성전자는 세계 최초의 1.0μm 초소형 픽셀의 아이소셀 이미센서를 선보였습니다.

동일한 크기의 센서 모듈 안에서 고화소 센서를 만들기 위해서는 픽셀의 크기가 작아져야 하는데, 그러면 빛 흡수량이 감소되어 화질이 떨어질 수 있습니다. 하지만 삼성전자는 아이소셀 기술을 적용해 더 작고 얇은 크기 안에서 고화소 센서를 구현해 픽셀의 크기가 작아졌어도 깨끗하고 선명한 이미지를 즐길 수 있게 한답니다.

한편 지난 3월, 모바일월드콩그래스(MWC)에서 공개된 NFC 솔루션도 소개됐습니다. 기존에는 신용카드와 POS(결제기기)를 중심으로 결제가 이뤄졌는데요, 삼성전자 NFC 솔루션은 스마트폰이 신용카드와 POS 역할까지 할 수 있게 해 기존 POS 시스템이 갖춰지지 않은 곳에서도 손쉽고 안전하게 결제할 수 있도록 지원합니다.

■ 3차원 메모리 시대를 주도하는 삼성전자 메모리 반도체

메모리 솔루션 존에서 큰 주목을 받은 제품은 ’20나노 8Gb LPDDR4 모바일 D램’입니다. 20나노 공정을 적용한 LPDDR4는 기존 제품보다 소비전력은 최대 40% 줄이면서도, 2배 빠른 처리 속도를 자랑하는데요, 이 제품은 초고속, 초절전, 고용량 솔루션으로 모바일 D램의 20나노 시대를 활짝 연 제품입니다.

또한 3차원 TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 적층 기술을 이용한 차세대 64GB 3D TSV DDR4 D램 모듈도 만나볼 수 있었는데요, TSV는 기존 금선을 이용해 칩을 연결하는 대신 칩에 미세한 구멍을 뚫어 칩 상하단을 전극으로 연결하는 기술로, 속도와 소비전력을 크게 개선할 수 있는 것이 특징입니다. 2013년 3차원 V낸드 양산으로 ‘3차원 메모리 시대’를 연데 이어, 2014년 3차원 TSV D램 양산으로 ‘3차원 D램 시대’를 맞게 되었습니다.

스마트기기를 활용해 고화질 동영상을 감상하거나, 여러 작업을 동시에 수행하는 경우가 늘어나면서 내장메모리가 체감 속도에 큰 영향을 미치게 되었습니다. 삼성전자 부스에서는 버퍼링 현상 없이 더욱 스마트한 모바일 사용자 경험을 가능하게 하는 128GB UFS 내장메모리도 만날 수 있었는데요.

UFS(Universal Flash Storage)는 차세대 초고속 플래시 메모리로, 시스템 성능에 큰 영향을 미치는 임의읽기 속도가 외장형 고속메모리 카드보다 12배 이상 빠릅니다. 특히 ‘UFS’ 메모리는 SSD에서 사용 중인 속도 가속 기능인 ‘커맨드 큐’가 적용됐는데요, 이를 통해 기존 고성능 내장메모리(eMMC 5.0)보다 2.7배 빠른 임의읽기 속도로 동작하면서도 소비전력은 절반 수준으로 낮출 수 있습니다.

눈에 보이지 않는 작은 단위이지만, 우리가 매일 사용하는 스마트폰에도 나노기술이 숨어있다는 사실, 새삼 신기하게 느껴지지 않나요? 지금까지 ‘나노코리아 2015’에 전시된 삼성전자 부스의 모습들을 생생하게 전해드렸는데요. 나노기술과 반도체가 만나, 어떤 모습으로 인류의 미래를 바꿔갈까요? 상상 속에서만 꿈꾸던 미래가 기술 혁신을 통해 현실에 더욱 가까워지길 기대해봅니다!