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기술 개요

“고집적 반도체에서 저전력 메모리와 안정적인 광 연결을 함께 구현하기 위한 소자·패키징 기술입니다.”

산업 별 활용 방안

고집적 메모리와 임베디드 메모리를 개발하는 반도체 기업

고집적 메모리 개발 기업은 셀 면적을 줄이면서도 데이터 보유시간, 상태 구분, 소비전력을 함께 확보해야 하는 어려움이 있습니다. 강유전체 분극을 이용하는 2트랜지스터 무커패시터 메모리와 리세스 채널 구조를 메모리 셀 설계에 적용해 비파괴 읽기, 다중 상태 저장, 수직 적층 가능성을 검토할 수 있습니다. 기존 공정을 즉시 대체하기보다 소자 구조 설계, 공정 호환성 검증, 어레이 수준 PoC 단계로 단계적으로 결합할 수 있습니다.

AI 가속기·칩렛 패키지를 개발하는 반도체 기업

여러 연산·메모리 칩을 하나의 패키지에 통합하는 기업은 칩 수가 늘어날수록 전기 배선의 대역폭과 신호 지연, 광학 연결 손실을 관리해야 합니다. 글래스 인터포저 위에 실리콘 질화물과 실리카 도파로를 연결하고, 광섬유 정렬 구조를 결합해 칩 간 광학 I/O 경로를 설계할 수 있습니다. 전체 패키지를 교체하지 않고 인터포저, 도파로 전환부, 광섬유 결합부를 대상으로 모듈 단위 검증부터 적용할 수 있습니다.

데이터센터용 광통신 모듈과 광패키지를 개발하는 기업

고속 광통신 모듈 개발 기업은 광섬유에서 칩 내부 도파로로 빛을 전달할 때 발생하는 결합 손실과 조립 정렬 오차를 줄여야 합니다. 하부 반사기, 이중 인버스 아포디제이션 격자 결합기, 글래스 베이스의 페룰 결합 구조를 활용해 광섬유와 도파로 사이의 빛 분포 및 위치 정렬을 함께 설계할 수 있습니다. 광 결합기와 정렬 하우징을 기존 포토닉 패키지에 맞춰 시제품으로 제작하고, 실제 패키지 환경에서 광 결합 성능과 신뢰성을 검증하는 방식으로 도입할 수 있습니다.

기술 설명

어떤 기술인가요?

차세대 반도체는 데이터를 저장하는 메모리와 칩 사이로 데이터를 전달하는 연결부를 함께 개선해야 처리 용량을 높일 수 있습니다. 본 기술 포트폴리오는 강유전체 기반 비휘발성 메모리와 글래스 인터포저 기반 광 연결 패키징을 결합한 반도체 설계 역량으로, 다층 강유전체 게이트와 리세스 채널로 메모리 상태 구분 성능과 내구성을 높이고(특허 1), 이중 인버스 아포디제이션 격자 구조로 광섬유와 칩 도파로의 빛 결합을 개선하며(특허 2), 돌기와 홈 결합 구조로 광섬유를 글래스 베이스 도파관에 정렬하고(특허 3), 실리콘·실리콘 질화물·실리카 도파로 사이의 광 신호 전환을 구현하며(특허 4), 3차원 적층 2트랜지스터 무커패시터 메모리로 데이터 보유와 다중 상태 저장을 지원하고(특허 5), 읽기와 쓰기 경로를 분리한 강유전성 메모리 셀을 구현하는(특허 6) 기법으로 구성됩니다. 이를 통해 메모리 집적도와 칩 간 광통신 연결성을 함께 높이는 방향을 제시합니다.

어떤 문제를 해결하나요?

1. 리프레시와 파괴적 읽기로 인한 메모리 전력 부담

기존 DRAM은 저장 전하가 누설되면 데이터를 다시 기록해야 하며, 읽는 과정에서 정보가 변할 수 있어 리프레시와 재기록 부담이 발생합니다. 강유전체의 분극 상태를 저장에 활용하고 읽기·쓰기 전압 경로를 분리해, 데이터 상태를 비파괴적으로 판독하면서 누설전류와 리프레시 부담을 줄이는 구조를 구현합니다.

2. 고집적 메모리에서의 상태 구분과 데이터 보유 한계

메모리 셀 면적을 줄이고 수직으로 적층할수록 소자 간 전기장 제어, 상태 구분, 장기 데이터 보유를 함께 확보하기 어렵습니다. 리세스 채널과 다층 강유전체 게이트를 적용해 전기장 분포를 조절하고, 산화물 반도체 채널과 3차원 2트랜지스터 구조로 고집적·다중 상태 저장을 지원합니다.

3. 칩·광섬유·글래스 도파로 사이의 광 연결 손실

광학 I/O 패키지에서는 실리콘 칩 도파로, 글래스 내부 도파로, 외부 광섬유의 재료와 형상이 달라 빛이 손실되거나 위치가 어긋나기 쉽습니다. 실리콘 질화물 도파로를 중간 전환층으로 사용하고, 하부 반사기와 이중 격자 결합 구조 및 페룰 정렬 결합부를 적용해 광 경로의 전환과 기계적 정렬을 함께 지원합니다.