Update2024.04.25 (목)
반도체 스케일링(미세화)과 OLED의 대면적화 등 ICT 업계의 주요 이슈에 대응하기 위해선 무엇보다 완성품 제조업체, 소재업체, 장비업체 간 더욱 긴밀한 협력이 요구되는 것으로 나타났다.
산업통상자원부(장관 주형환)는 한국반도체산업협회(회장 박성욱)와 한국디스플레이산업협회(회장 한상범)와 함께 지난 6일 서울 양재 엘타워에서 ‘제4차 반도체·디스플레이 기술로드맵 세미나’를 개최했다.
삼성전자, LG디스플레이, SK하이닉스, 삼성디스플레이 등 반도체·디스플레이 업계를 선도하는 제조기업들이 바라보는 관련 시장 및 기술 전망과 개발방향을 관련 국내 소재부품, 장비업계와 공유함으로써 생태계를 강화하기 위해 열린 이번 행사에는 사전등록 인원만 8백여명에 달할 정도로 많은 관심을 받았다.
이날 SK하이닉스 미래기술연구원 공정기술그룹장 이병기 상무는 ‘정보통신기술(ICT) 동향과 메모리 기술 로드맵’ 주제발표를 통해 인공지능(AI)과 로봇, 사물인터넷(IoT)이 주축이 되는 제4차 산업혁명 시대가 도래하면서 성능이 향상된 반도체 칩의 수요가 더욱 늘어나면서 시장이 확대될 것으로 전망했다.
D램, 낸드 등 메모리반도체시장은 폭발적으로 늘어난 모바일용 수요로 인해 지난 2012년부터 2018년까지 연평균성장률이 각각 27.5%, 37% 증가할 것으로 예상되고 있다. 이에 반도체업계는 스케일링(미세화)를 통해 대응해 왔으나 물리적·경제적 한계에 부딪힌 상태다.
물리적으로는 원자단위 컨트롤이 필요하고 유전체의 박막이 얇아지며 누설전류가 증가하는 문제가 발생하고 있지만 이를 극복할 수 있는 신소재 특성을 확보하지 못한 상황이다. 미세화가 진행될 수록 패터닝 공정이 추가되면서 제조원가도 크게 증가한다. 이병기 상무는 “3D 낸드의 경우 혁신 없이는 200단 이상에서는 경제성 확보가 어려워 질 것”이라며 “물리적 한계보다는 경제적 한계가 더욱 이슈가 될 것”이라고 전망했다.
이러한 반도체 업계의 고민을 해결하기 위해선 소재혁신, 장비혁신, 신공정도입이 요구되고 있다. 이병기 상무는 이중 가장 효과적인 방법으로 새로운 포토레지스트 소재, 뉴메모리(PRAM, STT-MRAM, ReRAM 등) 소재, 프리커서(전구체) 등 신소재 개발을 꼽았다. 그는 “신소재 개발은 소자업체 혹은 소재업체 단독으로 성공하기 불가능하기 때문에 소자·소재·장비업계의 협업이 필수”라고 강조했다.
LG디스플레이 윤수영 연구소장은 ‘유기발광다이오드(OLED) 현황 및 전망’이라는 주제발표를 통해 OLED가 모바일에서 대형 TV시장으로 적용이 확대되면서 시장의 부가가치를 높이고 있다고 밝혔다.
현재 TV 시장의 고민은 가능한 고화질 구현과 차별화된 디자인 등이 있다. OLED는 기존 LCD 패널이 해결하지 못했던 이러한 문제를 해결하면서 시장에서 주목받고 있는 상황이다. 현재 플렉서블, 커브드 형태의 TV가 출시됐으며 향후엔 투명·반사, 터치 등이 가능하고 접어서 보관하다가 필요할 때 펴서 볼 수 있는 형태까지 진화가 예상되고 있다. 각 가정마다 똑같이 거실에 놓여있는 검은 TV가 사라지고 디스플레이 양면에서 각각 다른 화면을 볼 수 있게 되는 것이다. 또한 스피커를 내장해 등장인물 입에서 직접 생생한 소리가 나오면서 몰입감을 높일 수도 있다.
이러한 TV는 꿈의 기술이 아니며 LG디스플레이가 최근 OLED를 통해 구현에 성공한 기술이다. 회사는 18인치 롤러블 TV를 개발했고, 최근 열린 CES 2017에서는 크리스탈 사운드 OLED(CSO)를 공개해 화제가 됐다.
윤수영 소장은 “전체 TV시장에서 프리미엄 TV가 차지하는 비중은 30%에 달하기 때문에 차별화된 OLED TV가 시장에 미치는 영향은 매우 클 것”이라며 “실제로 OLED 패널을 적용하고 있는 세계적인 세트업체가 매해 증가하고 있는 추세”라고 밝혔다.
OLED가 대면적 TV에 적용되면서 기존 모바일에 비해 새로운 Oxide 트랜지스터와 수량 확대가 요구되고 있다. 또한 고휘도 장수명 OLED 소재 개발, 봉지재 개발, 공정개선 등도 필요하다.
특히 스스로 빛을 내는 자발광 특성을 가진 OLED는 기존 LCD와 달리 BLU(백라이트 유닛)가 필요없기 때문에 많은 부품이 필요없는 단순한 구조다. 대신 전체 패널이 하나의 부품과도 같아 개발초기에서부터 소재, 소자, 공정, 장비 등 모든 분야에서 신규 개발이 필요하기 때문에 윤수영 소장은 관련 소재, 장비업계의 협력이 매우 중요하다고 강조했다.
이날 산업부 유정열 소재부품산업정책관은 축사를 통해 “반도체·디스플레이 산업이 4차 산업혁명의 핵심 인자인 만큼, 자율차·사물인터넷(IoT)·가전·스마트공장 등 미래 수요의 창출과 확산을 위해 주도적으로 얼라이언스를 구축하여 미래 신산업에 속도감있게 대응해 줄 것을 당부했다.
