현재의 실리콘 반도체보다 획기적으로 빠른 속도를 갖는 차세대 반도체 개발 경쟁이 격화되고 있다. 이러한 차세대 반도체의 핵심이 되는 재료로 실리콘 게르마늄(SiGe)이 속도 경쟁의 선봉장으로 나서고 있다. 현재, 반도체 분야는 초미세화, 고용량화, 고성능화가 기술 개발의 추세이며 개인용 컴퓨터에서 사용되는 CPU* 등의 반도체 칩은 실리콘을 이용하여 제조하고 있다. 현존하는 CPU의 최고 속도는 3.8GHz*이고 실리콘 공정 기술의 한계로 인하여 100GHz 이상의 속도를 구현할 수 없을 것으로 반도체 업계에서는 예상하고 있다. - SiGe 반도체 기술 동향 - 그러나 최근 미국의 IBM과 조지아공대의 연구진들은 실리콘과 게르마늄의 화합물인 SiGe 반도체로 실온에서 현존 최고 CPU의 100배에 달하는 350GHz 속도의 칩을 구현하였고 학계에서는 이론적으로는 1000GHz(1테라헤르쯔)* 이상을 실현할 수 있을 것으로 예측하였다. 즉, 실리콘이 자전거의 속도에 비유된다면 SiGe은 슈퍼카(Super Car)에 비유할 수 있다. 또한, SiGe은 고속이면서도 전력 소모와 잡음이 극히 적어 이동 통신, GPS(global positioning system)*, 무선 랜(LAN)* 등이 요구하는 초고속 반도체에 적용되고 있으며 미래에는 초고속 나노집적회로, 고속-저전력 CPU, 반도체 메모리 소자 등으로 그 응용 범위가 더욱 넓어질 것이다. 무엇보다 기존의 실리콘 반도체 생산 공정을 SiGe에 그대로 적용할 수 있어서 대양생산에 따른 추가 설비투자가 거의 없다는 장점이 있다. - SiGe 반도체 기술은 국내 업체가 주도 - 이에 따라 빠르게 성장하는 SiGe 시장에서 영향력을 확대하고 새로운 시장을 선점하기 위해 한국을 비롯한 미국, 일본, 유럽 등의 기업체, 연구소의 관련 특허출원이 급증하고 있다. 특허청(청장 전상우)의 자료에 따르면 2006년 9월까지 공개된 특허*를 기준으로 SiGe 관련 특허의 국내출원은 1999년에 24건에 불과하였으나 2000년부터 큰 폭으로 증가하여 2004년에는 159건이 출원**되었다. 삼성, 하이닉스, 전자통신연구원이 주축이 되어 전체 국내 특허출원의 50% 정도를 차지하고 있으며, 미국과 일본의 출원이 각각 25%, 20%로 비슷한 비중***을 가지고 있다. 이러한 현상은 반도체 산업이 성숙기에 접어들어 신기술 개발이 점차 줄어들고 있음****에도 차세대 반도체 재료의 핵심이 되는 SiGe 반도체 분야에서 국내 기술 수준이 선진국보다 우위를 점하게 되었음을 증명하는 것이라 하겠다. ◎ SiGe : 서로 다른 두 반도체인 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)을 혼합하여 만들어지는 물질로서 Si과 Ge의 혼합비에 따라서 SiGe의 물질 특성이 변화한다. SiGe 반도체는 현재 반도체 업계에서 주류로 사용하고 있는 Si에 비해서 에너지 밴드, 전자와 정공의 이동도를 쉽게 조절할 수 있으며 기존의 Si보다 더 높은 주파수에서 동작할 수 있는 반도체 칩을 제작할 수 있다. 이러한, SiGe은 이러한 우수한 특성으로 인하여 이종접합 쌍극자 트랜지스터(HBT; Heterojunction Bipolar Transistor), 무선 및 광통신용 RF HFET(Radio Frequency Heterostrucutre Field Effect Transistor), HCMOS(Heterostructure Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 디지털 및 아날로그 통신, RF, 마이크로웨이브, GPS, 광전소자 등에 널리 응용되고 있다. ◎ CPU : 중앙처리장치(Central Processing Unit의 약자). 컴퓨터에서 연산을 수행하는 부분으로 제어장치 및 산술논리회로(ALU)로 구성되어 있다. ◎ GHz : CPU 등의 클럭(clock) 주파수의 속도를 나타내는 단위. 1GHz의 CPU는 클럭이 1초에 10억 번 변동한다는 뜻이다. 컴퓨터에서 이 숫자가 높을수록 연산 속도가 빠름을 의미한다. ◎ 테라헤르쯔(THz) : 1000GHz의 줄임말. 1THz는 CPU의 클럭이 1초에 1조 번 변동함을 뜻한다. ◎ GPS : 위치정보시스템(Global Positioning System의 약자). 위성을 이용한 자동위치추적 시스템으로 지구상의 모든 이동체의 위치를 거리 및 속도에 의해 측정하는 시스템을 뜻한다. ◎ LAN : Local Area Network의 약자. 건물과 같은 비교적 제한된 지역 내에 있는 컴퓨터, 프린터 및 기타 장치 그룹을 연결하는 통신 네트워크이다. ◎ 공개된 특허 : 특허는 일반적으로 출원된 이후 1년 6월이 지난 후 공개된다. 출원된 특허는 공개되기 이전까지 일반 공중이 발명의 내용을 파악할 수 없다. 언론문의처 특허청 전기전자심사본부 반도체심사팀 사무관 여덕호 042-481-8225 홈페이지 http://www.kipo.go.kr