세계 최고 수준의 반도체 장비 기업 ‘어플라이드 머티어리얼즈(AMAT)’가 반도체 칩 배선 최적화를 통해 컴퓨팅 효율을 높이는 신기술을 개발했다.

AMAT은 지난 14일 간담회를 개최해 2nm(나노미터) 이하의 미세한 구리 배선을 조정하는 ‘스케일링’ 기술을 공개했다고 15일 밝혔다.

현재 컴퓨터의 로직을 담당하는 최첨단 반도체 칩은 수백억 개에 달하는 트랜지스터가 매우 미세한 구리 배선으로 연결된 형태를 가지고 있다.

반도체 업계에서는 더 작고 효율이 높은 칩을 만들기 위해 2nm 이하 스케일링을 지속적으로 추진하는데, 절연체가 얇아지면 물리적인 충격에는 취약해지는 문제가 발생한다.

또 충격에 버티기 이번엔 구리 배선 폭을 좁혔는데, 이 경우 전기 저항이 급증해 칩의 성능이 저하되고 전력 소비량은 증가한다.

이에 AMAT은 반도체 제조사가 2nm 이하의 구리 배선을 스케일링하면서도 저항을 낮게 유지할 수 있도록 하는 신소재와 통합재료솔루션(IMS)을 개발했다.

AMAT의 최신 통합재료솔루션(IMS) 구조 [AMAT 제공]

IMS는 최소 유전율을 낮춘 절연체 ‘블랙 다이아몬드’의 최신 버전과 6개 기술을 하나의 시스템에 조합한 제품으로, 정식 명칭은 ‘엔듀라 쿠퍼 배리어 씨드 IMS’다

해당 솔루션에서는 성능이 뛰어나지만 대량 생산에 한계가 있던 ‘루테늄’을 업계 최초로 도입했다.

루테늄과 코발트 두 금속을 조합해 표면 물성을 개선하고 전기 배선 저항을 25% 낮춰 2nm 제품을 만들더라도 고효율을 유지할 수 있는 것이다.

AMAT 관계자는 "업계 최초로 루테늄과 코발트의 이원 조합을 사용해 전기 저항을 줄이고 디바이스 효율을 높였다"라고 말했다.

이어 “이번 통합 재료 솔루션을 사용하면 반도체 업계는 구리 배선을 100억 분의 1m 단위에서 조정할 수 있게 될 것”이라고 덧붙였다.