인텔은 국제전자소자학회(IEDM) 2022에서 2030년까지 단일 패키지에 1조개의 트랜지스터를 탑재하는 등 무어의 법칙을 지속하기 위한 주요 연구 성과를 발표했다.

인텔은 집적도 10배 달성에 기여할 3D 패키징 기술, 리본펫(RibbonFET)을 뛰어넘는 2D 트랜지스터를 위한 원자 3개 두께의 초박형 신규 물질과 더 높은 성능의 컴퓨팅을 위한 에너지 효율성 및 메모리 부문 성과와 양자 컴퓨팅 개선 사례 등을 발표했다.

게리 패튼 인텔 부품 연구 및 설계 지원 부문 총괄 부사장은 "트랜지스터 가 발명된 지 75년이 지난 지금, 기하급수적으로 증가하는 컴퓨팅에 대한 세계 수요를 지속적으로 해결하는 것은 무어의 법칙을 주도하는 혁신"이라며"인텔은 IEDM 2022에서 현재와 미래 장벽을 돌파하고 무어의 법칙을 지속적으로 유지하는데 필요한 전향적이고 구체적인 연구 결과를 발표했다"고 말했다.

앤 켈러허 박사(Dr. Ann Kelleher) 인텔 기술 개발 부문 총괄 겸 수석부사장은 트랜지스터 발명 75주년을 기념해 IEDM 총회에서 키노트 발표를 진행할 예정이다. 켈러  박사는 시스템 기반 전략을 중심으로 생태계를 확장, 증가하는 컴퓨팅 수요를 해결해 무어 법칙 속도에 맞추어 보다 효과적이고 지속가능한 반도체 업계가 혁신할 수 있는 경로를 제시할 예정이다.

이번 인텔의 트랜지스터의 기술 혁신은 향후 전 세계적으로 증가하는 데이터 소비와 인공지능 기술 분야 발전이 예측됨에 따라 컴퓨팅 수요가 증가할 것이며, 이를 해결하는데에 있어 무어의 법칙이 해결할 수 있는 필수적 요소라는 것이 인텔측 해석이다.

관련해 인텔 부품 연구 그룹(Intel Components Research Group)은 지난 20년동안 개인용 컴퓨터와 그래픽 프로세서 및 데이터 센터에서 스트레인드 실리콘, 하이케이 메탈게이트, 핀펫(FinFET)등 지속적인 전력, 성능, 비용 부문 개선을 위해 노력중에 있다.

현재 인텔 부품 연구 그룹은 올어라운드(GAA) 트랜지스터를 적용한 리본펫(RibbonFET), 후면 전력 제공 기술인 파워비아(PowerVia)와 EMIB 및 포베로스 다이렉트(Foveros Direct)등 패키징 기술을 개발중이다. 

인텔 차세대 3D 패키징을 위한 준-모놀리식 칩을 공개했다. IEDM 2022에서 하이브리드 본딩 연구 성과를 통해 집적도를 10배 개성할 수 있다고 밝혔으며, 하이브리드 본딩을 3um 피치까지 지속적으로 줄여 모놀리식 시스템-온-칩과 유사한 사호연결 집적도와 대역폭을 달성했다고 강조했다.

트랜지스터 집적도 향상을 위한 초박형 2D 물질도 탐색하고 있다. 낮은 누설전류로 상온에서 이중 게이트 구조로 트랜지스터를 이상적으로 스위칭 하는 동시에 원자 3개 두께인 2D 채널 물질을 이용해 나노시트 구조를 적층한 GAA를 시연했다. 향후 GAA 트랜지스터를 적층하고 실리콘의 근본적인 한계를 넘어서는데 주요 돌파구로 사용될 것으로 예측된다.

컴퓨팅 성능 향상을 위한 에너지 효율 및 메모리 분야 새로운 가능성도 제시했다. 트랜지스터 위에 수직으로 배치할 수 있는 메모리를 개발해 스케일링을 새롭게 정의하는 개념이다. 인텔은 업계 최초로 기존 강유전체 트렌치 캐패시터의 성능과 일치하면서도 로직 다이에 강유전체 램(FeRAM)을 구축하는데 사용할 수 있는 적층 강유전체 캐패시터를 시연했다.

이는 업계 최초의 장치(Device)급 모델은 개선된 강유전체 하프니아(hafnia) 장치를 위해 혼합 위상 및 결함을 포착, 새로운 메모리와 강유전체 트랜지스터를 개발하기 위한 산업 도구를 지원한다.

더불어 전 세계를 5G 이후로 전환하고 전력 효율성 향상을 위해 300mm GaN-온-실리콘 웨이퍼로 향하는 길을 제시했다. 인텔은 업계 표준 GaN 대비 20배 높은 성능을 시연했으며, 고성능 컴퓨팅을 위한 전력 제공 부문에서 업계 최고 기록을 수립했다.

전력이 차단된 상태에서도 데이터를 유지하는 비휘발성 트랜지스터 등 에너지 효율적인 기술을 획기적으로 발전시키고 있다. 인텔은 해당 기술이 상온에서 실현되기 위한 세 가지 과제 중 이미 두 가지 과제를 해결했다.

한편, 인텔 연구진들은 양자 데이터에 환경적인 교란으로 작용할 수 있는 다양한 인터페이스 결함을 더 자세하게 이해하기 위해 노력하고 있으며, 이를 바탕으로 양자 정보를 더 잘 저장할 수 있는 방법을 연구 중이다.