2019년 장영실상을 수상한 혁신 기술, 28나노 모바일용 OLED DDI

화질 혁신을 가져온 UHD의 등장과 함께 스마트폰, 태블릿 PC, PC, TV 등 전자기기의 디스플레이는 완벽에 가까운 고해상도를 향해 나아가고 있는데요. 이런 디스플레이 구동에 필수적인 반도체로 DDI(Display Driver IC, 디스플레이 구동 IC)가 있습니다. DDI는 디지털 신호를 RGB(Red·Green·Blue) 아날로그 값으로 전환해 디스플레이에 전달해주는 반도체인데요.

삼성전자는 지난 2002년 이후로 DDI 시장에서 부동의 세계 1위 자리를 지키며 기술력을 인정받고 있습니다. 삼성전자가 세계 최초 28나노 모바일용 OLED DDI로 2019 제3주 ‘IR52 장영실상’ 수상의 영예를 안아 그 현장을 찾아가 봤습니다.

디스플레이를 구동하는 핵심 반도체 DDI

DDI는 영상신호를 OLED나 LCD와 같은 디스플레이 패널을 구동할 수 있는 신호로 변환, 전달하는 역할을 하는데요. 겉으로는 보이지 않지만 디스플레이의 가장자리에 위치해 있는 얇고 긴 반도체 칩입니다.

DDI의 종류는 크게 스마트폰에 들어가는 모바일용 DDI, 태블릿이나 스마트 TV 등 중대형 전자제품에 들어가는 중대형용 DDI 두 가지로 분류할 수 있는데요. 그중 이번 장영실상 수상 제품은 모바일용 OLED DDI 입니다.

IR52 장영실상 수상, 28나노 모바일용 OLED DDI

세계 최초로 28나노 모바일용 OLED DDI를 개발한 주인공들에게 기술 개발 스토리를 들어봤습니다.

Q. DDI는 어떤 역할을 하나요?

DDI는 단순히 신호만 전달하는 것이 아니라 고해상도 화질을 구현하는 각종 기능을 탑재하고 있는데요. 특히 이번에 개발한 모바일용 DDI는 신호 타이밍을 조절하기 위한 기능(TCON), 전력 조절 기능(PMIC), 영상 저장 기능(Memory)이 집적된 복합 반도체 칩입니다.

Q. 28나노 모바일용 OLED DDI에 적용된 기술과 제품의 주요 장점은 무엇인가요?

일반적인 로직 공정에서는 고성능 구현을 위해 HKMG(High-K Metal Gate) 구조의 소자를 사용하는데요. 이는 저전압 소자(0.8~1.0V)에 최적화되었기 때문에 고전압 소자(8~20V)와 동시에 구현하는 것이 어렵다는 게 업계의 통설이었습니다. 하지만 삼성전자는 과감하게 공정 개발에 착수했고, 세계 최초로 28나노급 로직 공정을 사용하면서도 고전압 소자를 동시에 구현한 공정을 개발, 제품 상용화에 성공했습니다.

또한 소비전력 감소를 위한 회로를 탑재해 현재 시장에 출시된 제품에서는 최고 속도인 2.5Gbps 구현이 가능한 제품을 만들었습니다.

Q. 연구개발 과정에서 기억에 남는 일이 있으신가요?

개발 기간 단축을 위해서는 기존의 로직 공정에 최적화된 디자인과 공정을 유지하면서도 DDI에 필요한 고전압 공정을 동시 구현을 해야 했습니다. 이를 위해서는 기존의 설비에 최적화된 로직 공정을 거의 다 뜯어고쳐야 했는데요.

개발 초기에는 HKMG 막질이 고전압 소자용 열처리 공정을 견디지 못하여 소자 특성이 불량해지는 어려움이 있었습니다. 많은 난관에도 불구하고 수차례 실험을 통해 로직 소자와 고전압 소자가 서로 영향력을 최소화하면서 양립할 수 있는 새로운 방법을 개발한 게 가장 기억에 남습니다.

Q. 장영실상 수상 이후 목표가 있다면 무엇인가요?

한때 같은 개발실 소속이었던 Foundry사업부와 S.LSI사업부가 공동으로 협업한 결과여서 더욱 큰 자긍심을 느낍니다. 지금은 비록 사업부가 다르지만 같은 DS인이라는 공동체로 뭉쳐 더 미세한 공정을 개발하고, 더 높은 성능의 제품을 시장에 출시해 업계 최고 자리를 유지하도록 노력하겠습니다.

정기태 전무 삼성전자 DDI는 15년 이상 세계 1위 자리를 지키고 있는 제품입니다. 디스플레이의 해상도가 지속적으로 높아지며 초고속, 저전력 제품에 대한 수요가 늘고 있는 가운데, 이번 28나노 모바일용 OLED DDI를 성공적으로 양산해낸 성과는 고해상도 디스플레이 시장에서 입지를 다지는데 크게 기여할 것이라고 생각합니다.

지금까지 세계 최고 수준의 기술력을 자랑하는 삼성전자 DDI와 기술 개발의 주역들을 만나보았는데요. DDI 시장의 성장을 이끌어 갈 삼성전자의 혁신은 앞으로도 계속됩니다!