인텔이 반도체 구조를 혁신해 ‘반도체 패권 경쟁’에서 우위를 차지하기 위한 반격에 나섰다. 반도체를 구동하는 전력을 웨이퍼 후면에서 공급하는 차세대 기술 개발·적용에 성공했다. 반도체 업계에서 최초다. 인텔은 내년에 상용화하는 2나노 공정 반도체에 이 기술을 채택할 계획이다. 인텔 파운드리 서비스 고객사도 기술을 활용할 수 있도록 해 반도체 산업의 판을 바꾸겠다는 전략이다.

6일 반도체 업계에 따르면 인텔은 최근 차세대 공정을 위한 후면 전력공급 기술 ‘파워비아’(PowerVia)를 성공적으로 구현했다. 인텔은 메테오 레이크 E코어에 파워비아를 적용한 테스트칩을 만들어 실험했다. 그 결과, 코어(연산 장치)의 속도는 6% 향상됐다. 패키징 단계에서 전력공급 문제는 30% 이상 해소됐다. 반도체 미세화에 따른 발열 문제 역시 파워비아 테스트 칩에서 상당 부분 개선했다고도 설명했다. 인텔은 “성공적으로 후면 전력공급에 성공했을 뿐 아니라 반도체 셀 밀도를 높여 비용 절감효과도 나타났다”고 강조했다.

반도체를 작동하려면 전기가 필요하다. 이제까지는 회로가 그려진 웨이퍼 전면에 배선을 적용해 전력을 공급하는 전면 전력공급 방식을 썼다. 전면 전력공급은 신호를 전달하는 회로와 전력공급 배선을 같이 배치해 많은 면적을 차지한다는 한계를 지닌다. 공정 미세화에 따라 더 가는 배선을 연결해야 하는데, 신호와 전력 배선이 혼용돼 노이즈가 발생하기 쉽다. 반도체 성능에 부정적 영향을 미친다.

이와 달리 후면 전력공급 방식은 트랜지스터 위쪽에서는 신호만 주고받고, 아래쪽에서는 전력만 공급한다. 간섭이 발생하지 않아 전력 효율성을 높이고 반도체 성능까지 끌어 올릴 수 있다. 삼성전자, TSMC 등 주요 반도체 기업이 차세대 기술로 삼고 연구에 몰두하고 있다. 하지만 아직 기술 구현에 어려움을 겪는 것으로 알려졌다. TSMC의 경우 2026년 기술 적용을 목표로 하고 있다.

인텔은 내년 상반기 인텔 20A(2나노미터급) 공정부터 파워비아를 채택할 계획이다. 차세대 트랜지스터 구조인 ‘리본펫’도 함께 적용할 예정이다. 파워비아와 리본펫을 앞세워 TSMC, 삼성전자의 첨단 반도체 공정을 빠르게 추격한다는 속셈이다. 벤 셀 인텔 기술개발 부문 부사장은 “후면 전력공급 기술을 경쟁사 대비 한발 먼저 시장에 선보일 수 있게 됐다. 2030년까지 단일 패키징에 1조개 트랜지스터 탑재라는 목표 달성에 주요한 이정표가 될 것”이라고 자신감을 내비쳤다.

전성필 기자 feel@kmib.co.kr

GoodNews paper ⓒ 국민일보(www.kmib.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포금지