"소재로 반도체 공정 최적화"...머크 `머티리얼즈 인텔리전스` 공개 [세미콘 코리아 2025]

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"소재로 반도체 공정 최적화"...머크 '머티리얼즈 인텔리전스' 공개 [세미콘 코리아 2025]

디지털데일리 발행일 2025-02-20 16:10:14

배태용 기자

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GAA·HBM·3D 패키징 대응…복잡성 해결 지원 [소부장반차장]

아난드 남비아(Anand Nambiar) 머크 일렉트로닉스 비즈니스 수석부사장 겸 최고사업책임자(CCO). / 사진=배태용 기자

[디지털데일리 배태용 기자] "AI는 소재 없이는 불가능합니다. 반도체 제조 공정이 복잡해질수록 소재 혁신이 필수적입니다."

아난드 남비아(Anand Nambiar) 머크 일렉트로닉스 비즈니스 수석부사장 겸 최고사업책임자(CCO)는 20일 '세미콘 코리아 2025'에서 AI와 소재 과학을 결합한 '머티리얼즈 인텔리전스(Materials Intelligence™)' 플랫폼을 공개하며 이 같이 말했다.

이는 반도체 제조 공정의 복잡성을 해소하고, 원자 수준에서 소재의 특성을 최적화해 성능과 효율을 극대화하는 솔루션이다.

남비아 CCO는 "반도체 공정은 15나노미터(nm)에서 2나노미터로 진화하면서 공정 단계가 기존 500여 개에서 2000개 이상으로 증가했다"라며 "칩 성능을 개선하고 전력 소비를 줄이기 위해 공정 최적화뿐 아니라 소재 혁신이 필수적"이라고 설명했다.

◆ AI·고대역폭 메모리(HBM) 확산…반도체 공정 혁신 필수 = 머크는 AI, 고성능 컴퓨팅(HPC), 데이터센터 확장에 따라 HBM 및 고밀도 3D 메모리 수요가 급증하고 있다고 분석했다. 하지만 칩 성능 향상을 위한 공정 복잡성이 가중되면서, 기존 방식만으로는 한계에 도달했다는 설명이다.

아난드 남비아 CCO는 "AI 칩은 더 높은 대역폭, 빠른 속도, 낮은 전력 소모를 요구하며, 이를 충족하기 위해 반도체 아키텍처는 더욱 정교해지고 있다"라며 "특히 기존 트랜지스터 구조에서 게이트올어라운드(GAA) 전환, 3D 패키징 도입, 실리콘 포토닉스 활용 등 혁신적 변화가 진행되고 있다"라고 밝혔다.

이어 "머크는 이러한 변화에 맞춰 원자층 증착(ALD), 갭 충진(Spin-On Dielectrics) 기술, 특수 가스 및 고급 화학기계연마(CMP) 솔루션을 포함한 차세대 반도체 소재 포트폴리오를 선보였다"라며 "이를 통해 공정 효율성을 높이고, 확률적 결함을 줄이며, 전력 효율을 개선하는 데 기여할 것"이라고 덧붙였다.

반도체 공정의 정밀도가 원자 수준까지 도달하면서, 소재의 중요성도 더욱 커지고 있다. 머크는 DSA(Directed Self-Assembly) 기술을 활용해 극자외선(EUV) 리소그래피 패턴 정밀도를 높이고 비용 절감을 지원하는 솔루션을 공개했다.

아난드 남비아 CCO는 "반도체 업계는 트랜지스터와 메모리 간 데이터 이동을 최적화하는 '메모리 월(Memory Wall)' 문제를 해결해야 한다"라며 "칩 성능 향상을 위해선 CPU·GPU·메모리 통합뿐 아니라, 소재 자체의 최적화가 필요하다"라고 강조했다.

그는 "현재 AI 서버는 2~3000억 개의 트랜지스터를 집적하고 있으며, 향후 1조 개까지 증가할 것으로 예상된다"라며 "머크는 반도체 전 공정을 지원하는 소재 혁신을 통해 업계가 직면한 과제를 해결해 나가겠다"라고 밝혔다.

◆ 한국, 머크 핵심 R&D·생산 허브 역할 확대 = 한편, 머크는 한국을 반도체 소재 R&D 및 생산의 글로벌 핵심 허브로 육성하고 있다. 김우규 한국머크 대표는 "머크는 1989년부터 한국에 진출해 반도체 산업과 함께 성장해왔다"라며 "현재 국내 9개 사이트에서 박막, 특수 가스, 디스플레이 및 반도체용 소재 생산과 연구개발(R&D)을 수행 중"이라고 설명했다.

특히 "지난해 안성에 한국 SOD 애플리케이션 센터를 개관하고, 음성 사업장 내 신제품 생산 라인에 대한 지속적인 투자를 진행하고 있다"라며 "앞으로도 한국 반도체 산업의 성장과 혁신을 지원하기 위해 적극적으로 투자해 나갈 것"이라고 강조했다.

끝으로 머크는 단순한 소재 공급업체를 넘어, 데이터와 AI를 활용한 반도체 제조 혁신을 주도하겠다는 전략을 밝혔다.

남비아 CCO는 "머티리얼즈 인텔리전스는 소재 연구와 제조 공정을 디지털화하고 AI를 접목한 혁신적인 접근 방식"이라며 "이를 통해 공정 단계별로 최적의 소재 솔루션을 제공하고, 고객사의 공정 개발 기간을 단축할 것"이라고 설명했다.

그는 "반도체 산업에서 전공정·후공정 간 유기적 연계가 더욱 중요해지고 있다"라며 "머크는 리소그래피, 에칭, 증착, 연마, 패키징 등 반도체 제조의 전 과정에서 최적의 소재를 제공하며, 업계와 긴밀한 협력을 이어갈 것"이라고 덧붙였다.

또한 "AI와 반도체 기술의 발전은 결국 에너지 효율성 향상, 공정 비용 절감, 생산성 극대화를 목표로 한다"라며 "머크는 전공정부터 후공정까지 최적화된 소재 솔루션을 통해 반도체 업계의 혁신을 지속 지원할 것"이라고 밝혔다.