인텔은 '국제전자소자학회(이하 IEDM) 2022'에서 2030년까지 단일 패키지에 1조 개의 트랜지스터를 탑재하는 등 무어의 법칙을 지속하기 위한 주요 연구 성과를 발표했다. 인텔은 집적도 10배  달성에 기여할 3D 패키징 기술, 리본펫(RibbonFET)을 뛰어넘는 2D 트랜지스터를 위한 원자 3개 두께의 초박형 신규 물질, 더 높은 성능의 컴퓨팅을 위한 에너지 효율성과 메모리 부문 성과, 양자 컴퓨팅 개선 사례 등을 발표했다.

전 세계적으로 급증하는 데이터 소비와 인공지능 기술 분야 발전으로 인해 사상 최대의 컴퓨팅 수요가 발생함에 따라, 무어의 법칙은 이런 수요를 해결하는데 있어 필수적인 요소로 대두되고 있다.

지속적인 혁신은 무어의 법칙의 초석이다. 인텔 부품 연구 그룹(Intel Components Research Group)은 지난 20년 동안 개인용 컴퓨터와 그래픽 프로세서, 데이터센터에서 스트레인드 실리콘, 하이케이 메탈게이트, 핀펫(FinFET) 등 지속적으로 전력, 성능, 비용 부문 개선을 위한 혁신을 주도해왔다. 현재 인텔 부품 연구 그룹은 게이트올어라운드(이하 GAA) 트랜지스터를 적용한 리본펫(RibbonFET), 후면 전력 제공 기술인 파워비아(PowerVia)와 EMIB, 포베로스 다이렉트(Foveros Direct) 등 혁신 패키징 기술을 개발 중이다.

인텔 부품 연구 그룹은 올해 IEDM 2022에서 무어의 법칙을 이어가기 위해 ▲칩렛을 매끄럽게 통합하기 위한 새로운 3D 하이브리드 본딩 패키징 기술 ▲단일 칩에 더 많은 트랜지스터를 집적하기 위한 초박형 2D 물질 ▲더 높은 컴퓨팅 성능을 위한 에너지 효율성과 메모리 등 세 가지 영역에서 혁신을 달성할 것이라고 밝혔다.

인텔 부품 연구 그룹은 패키징과 실리콘의 경계를 모호하게 하는 새로운 물질과 공정을 탐색해왔다. 또한, 무어의 법칙을 지속해 하나의 칩에 1조 개의 트랜지스터를 집적하며 10배 높은 상호연결 집적도로 준-모놀리식(quasi-monolithic) 칩을 선도할 고급 패키징 기술의 미래를 제시했다. 더불어, 원자 3개 두께의 초박형 신규 물질을 사용하는 실용적인 설계를 바탕으로 리본펫 이후 무어의 법칙을 지속할 방법을 제시했다.

인텔은 IEDM 2022에서 하이브리드 본딩 연구 성과를 통해 집적도를 10배 개선할 수 있다고 밝혔다. 하이브리드 본딩을 3um 피치까지 지속적으로 줄여 모놀리식 시스템-온-칩(SoC)과 유사한 상호연결 집적도와 대역폭을 달성했다.

또한 인텔은 낮은 누설전류로 상온에서 이중 게이트 구조의 트랜지스터를 이상적으로 스위칭 하는 동시에 원자 3개 두께인 2D 채널 물질을 이용해 나노시트 구조를 적층한 GAA를 시연했다. 이는 GAA 트랜지스터를 적층하고 실리콘의 근본적인 한계를 넘어서는데 필요한 두 가지 주요 돌파구이다. 더불어, 보다 높은 성능과 확장성을 갖춘 트랜지스터 채널의 기반을 닦을 수 있는 2D 물질에 전자의 접촉 형태에 관한 포괄적 분석을 공개했다.

또한 인텔은 칩 영역을 보다 효과적으로 사용하기 위해 트랜지스터 위에 수직으로 배치할 수 있는 메모리를 개발, 발표했다. 인텔은 기존 강유전체 트렌치 캐패시터의 성능과 일치하면서도 로직 다이에 강유전체 램(FeRAM)을 구축하는데 사용할 수 있는 적층 강유전체 캐패시터를 시연했다. 이 모델은 개선된 강유전체 하프니아(hafnia) 장치를 위해 혼합 위상과 결함을 포착, 새로운 메모리와 강유전체 트랜지스터를 개발하기 위한 산업 도구를 지원한다.

인텔은 전 세계를 5G 이후로 전환하고 전력 효율성 향상을 위해 300mm GaN-온-실리콘 웨이퍼로 향하는 길을 제시했다. 인텔은 업계 표준 GaN 대비 20배 높은 성능을 시연했다. 인텔은 전력이 차단된 상태에서도 데이터를 유지하는 비휘발성 트랜지스터 등 에너지 효율적인 기술을 발전시키고 있다. 인텔은 해당 기술이 상온에서 실현되기 위한 세 가지 과제 중 이미 두 가지 과제를 해결했다.

마지막으로 인텔 연구진들은 양자 데이터에 환경적인 교란으로 작용할 수 있는 다양한 인터페이스 결함을 더 자세하게 이해하기 위해 노력하고 있으며, 이를 바탕으로 양자 정보를 더 잘 저장할 수 있는 방법을 연구 중이다.

게리 패튼(Gary Patton) 인텔 부품 연구 및 설계 지원 부문 총괄 부사장은 “트랜지스터가 발명된 지 75년이 지난 지금, 기하급수적으로 증가하는 컴퓨팅에 대한 세계의 수요를 지속적으로 해결하는 것은 바로 무어의 법칙을 주도하는 혁신”이라며, “인텔은 IEDM 2022에서 현재와 미래의 장벽을 돌파하고 끝없는 수요를 충족하며, 무어의 법칙을 지속적으로 유지하는데 필요한 전향적이고 구체적인 연구 결과를 발표했다”고 말했다.