7나노 칩보다 성능 45%, 에너지 효율 75% ↑
나노시트 기술로 개발...최대 500억 개 트랜지스터 장착
AI 개발 저해요소인 탄소 배출 문제 완화 효과 커
제품 양산까진 시간 걸릴 듯
IBM이 2나노(nm) 기술 기반 반도체 칩 개발에 성공했다. 세계 최초다. 7나노 공정에서 개발된 칩보다 성능이 45%, 에너지 효율이 75% 높다. 인공지능(AI) 발전의 걸림돌이던 탄소 배출 문제가 완화될 것으로 보인다.
IBM은 6일 2나노 반도체 칩을 개발했다고 발표했다. 2나노 칩으로 ▲휴대폰 배터리 수명 4배 증가로 4일마다 충전 가능 ▲데이터센터 탄소배출량 감소 ▲노트북 기능 대폭 향상 ▲자율주행차의 물체 감지 및 반응 시간 단축 등을 실현할 수 있다고 설명했다.
칩 개발에는 나노시트 기술이 적용됐다고 밝혔다. 나노시트는 한 줄로 구조물을 만드는 나노와이어의 업그레이드 버전으로 볼 수 있다. 나노시트도 한 줄로 구조물을 만들지만, 깊이 제한을 없앴다. 그만큼 공간 효율이 높아 집적도를 높일 수 있다.
이번에 개발한 칩은 손톱만한 크기에 최대 500억 개 트랜지스터가 장착된다. 트랜지스터 집적도가 높을수록 칩은 더 작고 효율적이게 된다. 반도체 칩에서 집적 가능한 트랜지스터 숫자는 성능 수준을 나타내는 척도로 인식되는 이유다. IBM은 2017년 300억 개의 트랜지스터를 집적하는 기술을 선보였다. 약 4년 만에 집적도 숫자를 크게 늘렸다.
최신 반도체 미세공정 기술로 알려진 7나노 공정보다 75% 낮은 에너지를 사용하는 2나노 칩 기술 개발로 AI 기술 발전에도 속도가 붙을 것으로 예상된다. AI는 전력 소비가 많아 과도한 탄소 배출로 지구를 오염시킬 수 있다는 지적을 계속 받아왔다. 실제로 딥러닝 기술 개발 과정에서 발생하는 이산화탄소 배출량은 자동차 5대가 평생 배출하는 양과 같다는 조사 결과도 있다.
IBM 관계자는 "칩에 집적된 트랜지스터가 많다는 것은 AI, 클라우드 컴퓨팅과 같은 첨단 워크로드의 기능을 개선할 수 있는 혁신 기술을 더 많이 넣을 수 있다는 것을 의미한다"고 설명했다.
양산까지는 시간이 걸릴 것으로 보인다. 반도체 위탁생산(파운드리) 업계 1, 2위인 TSMC와 삼성전자의 양산 가능한 최신 기술은 현재 5나노 수준이다. 삼성전자가 2018년 성능 검사를 끝냈다고 밝힌 3나노 공정 기술은 아직 양산까진 어려운 수준으로 알려졌다.
업계 관계자는 "미세공정 기술은 안정적인 공급이 가능한 수율을 확보하기 위해서는 최소 3년이 소요되고, 수율을 확보하고도 그만큼의 기간이 걸리는 경우도 있다"면서 "2나노 칩 양산이 단기간에 이뤄지진 않을 것"이라고 말했다.
AI타임스 김동원 기자 goodtuna@aitimes.com
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