日 라피더스 2나노 반도체 양산 실현되나…LSTC 본격 시동

[테크월드뉴스=박규찬 기자] 전 세계 국가들이 차세대 반도체 기술 개발에 집중하고 있는 가운데 일본 라피더스의 2나노 공정 반도체 양산에 LSTC가 본격 나섰다.

일본의 기술연구조합인 최첨단반도체기술센터(LSTC)는 신에너지·산업기술 종합개발기구(NEDO)의 ‘포스트 5G 정보통신시스템 기반 강화 연구개발사업/첨단 반도체 제조기술 개발(위탁)’에서 ‘Beyond 2나노 및 짧은 TAT(Turn Around Time : 제조공정기간) 반도체 제조를 위한 기술 개발’과 ‘2나노 세대 반도체 기술에 의한 에지 AI 액셀러레이터 개발’에 대해 채택됐다고 최근 발표했다.

LSTC 히가시 테츠로 이사장(현 라피더스 회장)은 LSTC의 역할에 대해 “2나노 이후의 첨단 공정 개발”이라고 언급했다.

히가시 이사장은 “LSTC는 광범위하게 일본의 첨단 기술에 관여해 가는 조직이며 그러한 관계성으로부터 일본 국내뿐만 아니라 미국, 유럽의 연구 기관 등과 연계해 연구개발을 진행해 나가는 것”이라며 “이외에 반도체 제조장치 메이커나 재료 메이커, 사용 기업 등 폭넓은 기업과도 제휴를 진행하는 일본의 첨단 반도체 연구의 모체가 되는 존재다”고 말했다.

이어 그는 “특히 첨단 반도체의 연구개발뿐만 아니라 향후의 반도체에 종사하는 인재육성이 중요하기 때문에 이에 중점을 두고 있다”고 덧붙였다.

▶2나노 공정 이후를 내다본 연구 추진

LSTC의 역할은 라피더스가 다루고자 하는 2나노 공정의 양산 기술 실현을 향해 파일럿 라인의 가동과 병행하는 형태로 ▲설계 ▲디바이스 ▲프로세스 ▲재료 ▲첨단 패키지 등 각각의 부문이 기술 개발을 진행시켜 나가는 것이다.

히가시 이사장은 “2025년 봄에 라피더스의 파일럿 라인의 가동을 시작으로 2027년 이후에는 양산화 및 사업화가 계획되고 있어 그때까지 제대로 된 것을 개발해 나갈 것”이라며 “그 앞에 있는 이면 배선의 고신뢰성화 기술이나 Beyond 2나노 전용이 되는 CFET(Complementary FET)의 실현을 향한 요소 기술 개발 및 클린·그린 제조기술 등의 대처도 생각하고 있다”고 설명했다.

이 2나노 이후의 미세 공정 기술의 요소 개발이 NEDO의 첫 번째로 채택한 ‘Beyond 2나노 및 짧은 TAT 반도체 제조를 향한 기술 개발’이 된다.

LSTC 아카시키 기술개발관리본부장은 “최첨단 반도체 시장을 확실히 잡아가기 위해서는 기술 개발과 공정의 미세화, 응용 범위의 확대도 필요하다”며 “그러기 위해서는 짧은 TAT로 반도체를 제조해 나갈 필요가 있고 이 양쪽을 구축해 가는 것으로 시장규모가 확대해 가고 결과적으로 사회 과제의 해결에도 연결된다”고 말했다.

그 실현을 위해 LSTC의 조합원인 산업기술종합연구소(산총연), 물질·재료연구기구(NIMS), 라피더스, 도쿄대학, 도호쿠대학, 도쿄공업대학, 츠쿠바대학, 오사카대학, 나고야대학, 히로시마대학, 규슈대학뿐만 아니라 재위탁처로서 어플라이드 머티리얼즈 재팬, 키옥시아, 글로벌 웨이퍼즈 재팬, SUMCO, 다이요 닛산, Preferred Networks, 리온, 공동 실시처로서 요코하마 국립 대학(요코쿠니 대학), 신슈대학, 전기통신대학 (덴츠 대학), 도요하시 과학 기술 대학 (토요하시 과기 대학), 시바 우라 공업 대학 (시바코대), 도쿄 도시 대학, 메이지대학, 그리고 국제 제휴로서 어플라이드 머티어리얼즈(AMAT), CEA-Leti, imec 등과 조속하게 연구개발을 진행해 나가고 있다.

국제 연계 역할로서는 AMAT가 매엽식 제조 장치의 개발을 하고 있으며 CEA-Leti와 imec는 2나노 이후의 미세 공정 연구개발을 공동으로 진행하는 형태로 이뤄지고 있다.

LSTC에 따르면 2나노 공정 이후의 초미세 공정 최초의 목표는 1.4나노 공정이다. 2나노 및 1.4나노 공정 개발에 필수가 되는 EUV 노광 장치지만 라피더스의 파일럿 라인을 빌리는 형태로 개발을 진행해 나가는 것이 검토되고 있다.

LSTC 히라모토 토시로 디바이스기술개발 부문장은 “1.4나노 공정은 2028년까지는 개발을 완료시켜 조합원에게 전개하는 것을 목표로 한다”며 “반도체 미세화는 앞으로도 발전하기 때문에 그때마다 새로운 연구개발 프로젝트가 발생한다고 생각된다”고 전했다.

▶텐스토렌트 참여…고성능 에지 AI 가속기 개발

NEDO가 두 번째로 채택한 ‘2나노 세대 반도체 기술에 의한 엣지 AI 가속기의 개발’은 산업용 로봇이나 자동차, 생활 지원 로봇 등의 에지에서 활용되는 클라우드를 거치지 않고 고도의 AI 추론 처리를 가능케 하는 에지 AI 가속기를 2나노 공정을 이용해 개발하고자 하는 것이다.

생성형 AI를 포함한 에지 추론 응용처리 용도의 전용 반도체를 국제 제휴로 개발해 나갈 것으로 예상되고 있으며 LSTC에서는 산총연, 라피더스, 도쿄대 등 3자가 국제 제휴로서 텐스토렌트가 참가하는 것이 예정돼 있다.

개발 방향성으로서는 CPU 칩의 개발에 텐스토렌트가 관여, 텐스토렌트의 RSIC-V 베이스의 CPU가 베이스가 될 예정이지만 액셀러레이터 그 자체는 LSTC가 독자 개발할 예정이다.

또 연구개발에서는 3D IC에 의한 통합 아키텍처도 개발하는 것 외에도 TensorFlow나 PyTorch 등 AI 프레임워크를 활용할 수 있는 범용 소프트웨어 개발 등을 포함한 컴파일러 라이브러리와 시뮬레이터로 구성된 소프트웨어 개발 기반 구축 등도 실시해 나갈 것이다.

한편 2건의 연구개발은 2028년 12월 종료 예정이며 ‘Beyond 2나노 세대용 반도체 기술 개발’에 대해서는 170억 엔, ‘2나노 세대 반도체 칩 설계 기술 개발’에 대해서는 280억 엔이 각각 사업비로 예정돼 있다.