[더테크 서명수 기자]  IBM이 세계 최초로 1나노미터 이하(sub-1nm) 공정을 적용한 반도체 기술을 공개하며 차세대 반도체 기술 경쟁의 새로운 이정표를 제시했다.

IBM은 25일(현지시간) 0.7나노미터(7옹스트롬) 노드를 기반으로 한 차세대 반도체 기술을 발표했다. 이번 기술은 기존 평면 구조를 넘어 3차원 적층 방식의 '나노스택(Nanostack)' 트랜지스터 구조를 적용해 반도체 미세화의 물리적 한계를 극복하는 데 초점을 맞췄다.

새롭게 개발된 칩은 손톱 크기 면적에 약 1000억 개의 트랜지스터를 집적해 지난 2021년 IBM이 공개한 2나노 공정 칩보다 약 두 배 높은 집적도를 구현했다. IBM은 이를 통해 기존 2나노 공정 대비 최대 50% 높은 성능 또는 최대 70% 향상된 에너지 효율을 달성할 수 있을 것으로 전망했다.

핵심 기술인 나노스택은 업계 최초의 3차원 나노시트 기반 트랜지스터 구조다. 트랜지스터를 수직으로 적층하면서 층마다 서로 다른 소재를 적용해 성능과 소비전력을 각각 최적화할 수 있는 것이 특징이다. 동일한 칩 면적에서 더 많은 트랜지스터를 구현할 수 있어 AI, 클라우드, 데이터센터용 고성능 반도체에 적합한 구조로 평가된다.

IBM 연구진은 초박막 유전체 결합 기술과 듀얼 채널 엔지니어링을 적용해 나노스택 구조가 실제 CMOS 공정에서 안정적으로 동작함을 검증했다. 또한 국제 반도체 학회 VLSI 2026에서는 나노스택 기반 SRAM이 기존 대비 약 40% 높은 집적도를 구현할 수 있다는 연구 결과도 발표했다. 이는 생성형 AI와 같은 대용량 메모리 기반 연산 성능 향상에 기여할 것으로 기대된다.

IBM은 이번 기술이 반도체 미세화를 원자 수준인 옹스트롬 시대까지 확장할 수 있는 기반이 될 것으로 보고 있다. 특히 새로운 구조를 통해 향후 최소 10년 이상 반도체 집적도 향상이 지속될 수 있을 것으로 전망했다.

이번 연구는 미국 뉴욕 올버니 반도체 연구시설에서 진행됐으며, IBM은 ASML의 고개구율 극자외선(High NA EUV) 노광 장비를 비롯해 램리서치, 도쿄일렉트론, 스크린 세미컨덕터 솔루션즈 등과 차세대 공정 기술을 공동 개발하고 있다.

IBM은 또한 최근 양자 반도체 전문 파운드리 기업 '앤더론(Anderon)' 설립 계획도 발표하며 차세대 반도체와 양자컴퓨팅 생태계 확대에도 속도를 내고 있다.

IBM은 나노스택 기반 1나노미터 이하 공정이 이르면 향후 5년 내 상용화 단계에 진입할 것으로 예상했다. AI 데이터센터와 고성능 컴퓨팅(HPC), 차세대 모바일 기기 등 첨단 컴퓨팅 시장에서 반도체 성능과 전력 효율을 동시에 끌어올리는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다.