반도체·디스플레이 부문의 기술 트렌드를 제시한 ‘제4차 반도체·디스플레이 기술 로드맵 세미나’ 개최

반도체·디스플레이 산업이 직면한 변화와 대응 방법을 강조

세미나의 인사말에서 산업통상자원부 소재부품산업정책관 유정열 국장은 그동안 한국의 대표적 산업 부문으로서 역할을 해 온 반도체·디스플레이 산업의 성장을 이끈 참석자들에게 감사와 격려의 말을 전했다.

이후 유 국장은 반도체·디스플레이 산업이 거둔 성과에 대해 설명하면서 “최근 반도체·디스플레이 시장 환경은 매우 빠른 대내외적 변화를 겪고 있다. 4차 산업혁명의 도래와 ‘빅데이터, AI, IoT’ 등으로 인해 신산업의 성장과 시장 다각화가 진행될 것이다”라고 밝혔다. 추가적으로 유 국장은 “이 같은 변화에 맞춰 글로벌 기업들이 차세대 시장 선점과 신기술 개발, 선제적 투자에 열을 올리고 있다”면서 “지금이야말로 한국 반도체·디스플레이 산업 종사자들이 힘을 합쳐 매진해야 할 시기다. 4차 산업혁명의 핵심인 반도체·디스플레이 산업이 ‘스마트 팩토리, 자율 주행 자동차, IoT’ 등의 분야 및 수요 기업과 주도적으로 협력 관계를 구축해 미래 산업에 발 빠르게 대응하길 바란다”고 말했다.

반도체·디스플레이 산업이 이룬 성과와 직면한 변화, 변화에 대응할 수 있는 방안을 설명한 인사말이 끝난 후, 메리츠증권의 이경수 센터장이 ‘2017 글로벌 경제 전망’이라는 주제 하에 전 세계적인 경제적 충격과 기술 혁신의 상관관계, 글로벌 통화 및 금리 정책에 관해 설명했다.

반도체 기술 동향과 한계 극복 방법을 제시

본격적인 반도체 기술 관련 발표는 ‘ICT 동향과 메모리 기술’, ‘반도체 기술의 한계 돌파’를 주제로 진행됐다. ‘ICT 동향과 메모리 기술’ 발표를 맡은 이병기 SK하이닉스 상무는 “반도체 칩의 혁신은 기술과 사회의 혁신으로 이어지며, ‘스마트화’를 위해서는 센서와 컴퓨터의 결합이 필요하다. 그리고 사물의 스마트화란 컴퓨터 칩의 성능 향상을 의미한다”고 설명했다.

계속해서 이 상무는 “‘Smart Thing’은 인간의 주위에 컴퓨터가 증가함을 의미하는 동시에 반도체 칩의 급격한 증가를 의미한다”면서 “이 같은 Smart Thing이 차세대 반도체 칩의 성장에 기여할 것이며, 향후 Smart Thing은 계속해서 늘어날 것이다. 이러한 상황 속에서 반도체 업계는 메모리 반도체 부문에서 큰 도전에 직면하게 되었다”라고 말했다. 또한 그는 “2012년부터 DRAM과 NAND가 시장에서 지속적인 성장세를 보이고 있다”며, “이 기간 동안 PC 사용 수요는 줄어든 반면, 휴대용 모바일 기기와 SSD 등의 대용량 메모리 사용은 증가했다”고 설명했다.

이에 덧붙여 이 상무는 “같은 기간 동안 수요가 늘어났음에도 가격은 하락했는데, 이는 ‘스케일링’으로 인해 생겨난 현상이다”면서 “스케일링은 반도체 칩의 대용량, 고성능, 가격 하락, 적시 생산에 기여한다”고 언급했다. 이 상무는 스케일링의 한계에 관해서도 설명하기 시작했는데, 그는 “하지만 최근 스케일링의 한계가 나타나기 시작했고, 이 한계는 물리적, 경제적 한계로 나뉜다”며, “물리적 한계는 미세 패턴이 활용될수록 재료 특성 확보가 어려워지는 현상과 관련이 있으며, 경제적 한계는 작은 크기의 반도체 칩에 다수의 트랜지스터가 삽입되면서 제조 원가가 상승하는 것과 관련이 있다”라고 설명했다.

이어서 그는 “DRAM의 경우, 스케일링이 진행될수록 제어 난이도의 상승과 포토 공정 증가로 인한 제조 원가 증가 현상을 경험 중이며, NAND는 2D에서 3D로 전환된 상태에 있는데, 전환 과정에서 스케일링이 이뤄지지 않았다. 이 같은 NAND의 한계를 극복하는 데에는 ‘Z-스케일링’이 필요하다”라고 말했다. 끝으로 이 상무는 “DRAM과 NAND가 겪고 있는 스케일링의 한계를 극복할 수 있는 기술에는 ‘TSV’가 있다”며, “TSV는 로우 파워, 과잉 기능, 대용량 문제를 해결할 수 있는 현실적인 솔루션으로, 새로운 메모리 사용처를 늘릴 수 있다”고 설명했다.

또 다른 반도체 관련 발표인 ‘반도체 기술의 한계 돌파’는 삼성전자의 홍종서 상무가 진행했다.

홍 상무는 “‘로봇, 빅데이터, AI’를 중심으로 제조업과 IT가 결합하는 4차 산업혁명으로 인해 향후 다양한 솔루션이 탄생할 전망이며, 반도체가 이를 뒷받침할 것이다”면서 “2025년까지 반도체 시장은 4710억 달러 규모까지 성장할 전망이다”라고 밝혔다. 계속해서 그는 “메모리 영역에서 새로운 반도체 DRAM이 개발 중인데, 셀 커패시턴스와 트랜지스터의 발달이 주요 요인으로 작용했다”며, “트랜지스터는 2차원에서 3차원으로 향상되었으며, 초임계 기술로 인해 셀 커패시턴스 기술의 한계를 극복할 수 있었다”라고 설명했다.

또한 그는 “‘PRAM, STT-MRAM, ReRAM’ 등이 차세대 메모리로 꼽히고 있으며, 시스템 LSI 영역에서는 이미 2014년과 2016년에 각각 14nm의 FinFET과 2세대 FinFET이 개발된 바 있다. 1년 후인 2018년에는 3세대 FinFET이 개발될 예정이다”라고 밝힌 후, “패키지 영역에서는 얇은 두께와 작은 크기의 패키지를 만드는 기술적 트렌드로의 전환이 진행되고 있다”고 말했다. 발표의 막바지에 이르러 홍 상무는 “설비와 소자 혁신을 통해 ‘무어의 법칙’을 초월하고 연장하는 것이 미래 기술의 관건이다”며, “미래의 반도체가 ‘AI, IoT, 로보틱스, 웨어러블, 스마트 머신’의 기본 요소로서 작용할 것으로 예상되는데, 이를 뒷받침할 기술 발전의 핵심 요소로는 설비와 소재 기술의 발달을 들 수 있다”라고 설명했다.

디스플레이 기술 동향과 미래 전망 관련 정보를 제공

디스플레이 분야의 기술 및 미래와 관련된 발표는 ‘OLED 시장 전망 및 기술’, ‘AMOLED 현황과 미래 전망’이라는 주제 하에 이뤄졌다. OLED 시장 전망 및 기술’은 윤수영 LG디스플레이 소장의 발표로 진행됐는데, 이 발표의 주요 내용은 OLED 부문의 주요 제품인 OLED TV 시장과 관련 기술로 구성되었다.

발표를 시작하면서 윤 소장은 “TV 시장은 더 이상 커지지 않는 상황에 직면해 있는데, 이 때문에 성능 향상과 HDR/색상 영역의 차별화가 시장의 주요 이슈로 떠오르게 되었다”라고 말했다. 이어서 그는 “OLED TV는 중국과 유럽 시장에서 기존의 LCD 프리미엄 시장을 성공적으로 대체했으며, 이는 기존의 TV 업체들이 OLED TV를 하나의 도구가 아닌 시장 자체의 흐름을 바꿀 수 있는 요소로 봐야 함을 의미한다”라고 설명한 후, “중국, 일본, 유럽의 일부 프리미엄 가전 업체가 이미 OLED TV 시장에 진출했다”라고 말했다.

윤 소장은 시장과 관련 있는 내용을 설명한 이후 “LCD는 부품 조합으로 이뤄지기 때문에 한 부분에 혁신이 일어나면, 이 혁신을 전체 세트에 적용할 수 있지만, OLED는 패널이 한 덩어리로 이뤄져 있어 한 부분에 혁신이 일어날 시 이를 전체 세트에 적용하는 것이 어렵다”라고 밝힌 후, “기존의 LCD에서 OLED로의 이동 시 기존의 것들이 모두 바뀌게 되는 변화가 일어날 것이다”라고 설명했다. 계속해서 그는 “이 때문에 OLED는 장비, 소재, 공정 측면상에서 LCD를 능가할 수 있는 전체 최적화가 필요하다”면서 “OLED 성능 향상을 통한 ‘고휘도, 장수명, 색 특성 개선’을 위해 새로운 OLED 재료와 관련된 요구가 증가할 것이며, 디자인 측면에서는 ‘Rollable’ 등의 기술을 개발하는 조치가 필요하다”라고 설명했다.

또 다른 디스플레이 관련 발표인 ‘AMOLED 현황과 미래 전망’의 경우, 삼성디스플레이 이종혁 상무가 맡아 진행했다.

발표에 들어가면서 이 상무는 “현재의 디스플레이 트렌드(중소형 OLED 포함)는 세 가지 키워드로 설명 가능하다. 이 키워드는 ‘개인 애플리케이션, 공간, 가상화’다”라고 밝혔다. 이 상무는 본격적으로 자신이 제시한 키워드에 관해 설명하기 시작했는데, 그는 “개인 애플리케이션에서는 ‘개인 맞춤’과 ‘세트 혁신’이 필요하며, 공간에서는 ‘다양한 장소에 접목 가능한 형태를 구현하는 것’이 중요하다. 또한 가상화에서는 ‘실제 같은 환경과 경험 제공’이 필요하다”라고 말했다. 이어서 이 상무는 “이 같은 세 가지 트렌드의 방향으로 디스플레이가 변화해 나갈 것이다”라면서 “이와 관련해 개인 애플리케이션에서 ‘모바일, 웨어러블, IoT와의 융·복합’이 필요하며, 공간 측면에서는 ‘투명·미러 디스플레이’가 필요하다. 가상화에서는 ‘AR, VR, 홀로그램’ 등이 요구된다”라고 설명했다.

또한 그는 “미래 디스플레이는 ‘Foldable, Rollable’과 같은 ‘유연한 디자인과 소비 전력 감소, 넓은 범위의 색, 고해상도 및 고속 구동’을 요구할 것이다”라며, “이와 같은 요구사항을 충족시키기 위한 기술 요소로는 현재 연구 진행 중인 내구성과 항성을 보유 ‘윈도우’뿐만 아니라 ‘유연한 터치 구성 재료, 캡슐화, 백플레인, 고해상도 기술’을 들 수 있다”라고 말했다. 끝으로 이 상무는 “재료는 OLED의 성능을 좌우하는 중요한 요소로, 인광 재료 개발이 매우 중요한 과제이다. 이 때문에 대학, 패널 제조사, 연구 기관은 협업을 통해 구성 요소와 재료, 장비를 개발해 나가야 한다”라고 말하며 발표를 마쳤다.