[IT비즈뉴스 최태우 기자] 지난해 말부터 이어진 메모리반도체의 가격 하락과 미중 간 무역갈등이 심화되면서 반도체산업계의 불확실성이 높은 가운데, 3D 메모리 제조 기술연구는 활발히 이뤄지고 있다.

낸드플래시, 광대역폭메모리와 같은 성장 가능성이 높게 점춰지는 시장에서 국내 반도체기업들이 상대국 간 기술격차를 늘리기 위한 연구개발에 집중하고 있다.

3D 메모리 기술은 반도체 소자를 여러 층 적층해 단위면적당 저장용량을 극대화시키는 반도체 제조공법이다. 비휘발성 메모리 분야에서의 3D 낸드플래시, 휘발성 메모리 분야에서의 광대역폭 메모리가 있다.

3D 낸드플래시는 기존의 2D 반도체 제조에서 각광받던 미세공정기술의 한계로 이를 극복하기 위해 2차원으로 배열된 반도체 소자를 수직으로 적층한 메모리반도체다.

대용량·고속 처리가 요구되는 인공지능(AI), 빅데이터 분석을 위한 고성능컴퓨팅 부문에 널리 사용되고 있다. IHS마킷에 따르면, 관련 시장도 2016년 기준 371억달러에서 2021년 500억달러에 달하며 연평균 25% 성장세가 예상된다.

관련 기술에 대한 특허출원도 크게 늘고 있다. 특허청에 따르면 3D 메모리 관련 출원은 2013년 이전에 연평균 150건 이하에서 2014년을 기점으로 급격히 증가해 매년 약 300건의 특허가 출원되고 있다.

최근 5년간 출원인별 동향을 살펴보면 내국인 출원이 78.6%, 외국인 출원이 21.4%를 차지하고 있다. 이는 삼성전자와 SK하이닉스가 메모리반도체 분야에서 후발업체와의 기술 격차를 유지하기 위해 관련 기술개발을 지속해온 결과로 분석된다.

광대역폭메모리(HBM)는 D램(DRAM)을 여러 층 쌓은 후 실리콘 관통전극(TSV)로 이용해 상호 연결한 다층 메모리반도체다. 전력소모가 낮고 데이터 처리용량이 높을 뿐만 아니라 그래픽프로세서(GPU)와 같은 시스템반도체와 쉽게 연결할 수 있어 많이 사용되고 있다.

광대역폭메모리 분야에서도 우리나라 기업이 특허출원을 주도하고 있는 것으로 분석됐다. 특허청 자료 분석 결과 최근 5년간 광대역폭 메모리 출원 113건 중 81.4%(92건)를 삼성전자와 SK하이닉스에서 출원했다. 외국 출원기업으로는 대만의 TSMC, 미국의 인텔과 마이크론 등이 차지하고 있다.