포스텍·삼성전자, 3D 낸드 성능 한계 넘는 반도체 기술 개발

3D 낸드 반도체 안에서 데이터가 오가는 통로의 저항을 줄일 수 있는 기술이 개발됐다. 반도체 결정이 자라는 방향을 일정하게 유도해 고층 건물처럼 쌓아 올리는 차세대 메모리의 성능 저하 문제를 줄이는 방식이다.
포항공대(POSTECH)는 황현상 신소재공학과·반도체공학과 교수와 권오혁 신소재공학과 통합과정생 연구팀이 삼성전자 반도체연구소·메모리사업부와 함께 3D 낸드 채널 내부 실리콘 결정의 성장 방향을 제어하는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
낸드는 전원이 꺼져도 데이터가 사라지지 않는 저장용 반도체다. 스마트폰과 USB 메모리, 데이터센터 저장장치 등에 쓰인다. 더 많은 데이터를 저장하기 위해 정보를 담는 셀을 수직으로 쌓아 올린 구조가 3D 낸드다.
문제는 층수가 높아질수록 데이터를 전달하는 수직 통로인 실리콘 채널도 길어진다는 점이다. 실리콘은 작은 결정들이 모여 만들어지는데, 결정과 결정 사이의 경계는 전류 흐름을 방해한다. 채널이 길수록 이런 경계가 늘어나 저항이 커지고, 데이터 처리 속도도 떨어질 수 있다.
이 문제를 해결할 기술로 ‘금속 유도 측면 결정화’가 주목받아 왔다. 니켈을 촉매로 사용해 비교적 낮은 온도에서 고품질 실리콘 결정을 만드는 방식이다. 하지만 결정이 자라는 방향을 제어하기 어려웠다. 바늘 모양 결정이 제각각 자라다가 서로 부딪히면 성장이 멈추고, 니켈이 채널 안에 남는 문제도 있었다.
연구팀은 결정이 자라기 시작하는 출발점에 방향을 잡아주는 ‘시드층’을 만드는 방식으로 한계를 풀었다. 실리콘 기판 위 니켈 박막에 마이크로웨이브 어닐링을 적용해 결정이 일정한 방향으로 자라도록 유도했다. 전자레인지가 음식 내부의 특정 분자에 열을 전달하듯, 니켈과 실리콘이 맞닿은 부분에 에너지를 집중시키는 원리다.
연구팀이 이 시드층을 3D 낸드 채널 표면에 적용하자 결정은 무작위로 퍼지지 않고 한 방향으로 길게 이어졌다. 실제 155단 3D 낸드 구조에서도 채널 위쪽부터 아래 끝까지 균일하게 정렬된 결정을 구현했다.
이 기술은 고단수 3D 낸드에서 데이터 이동 효율을 높이고, 더 많은 데이터를 빠르고 안정적으로 처리하는 메모리 반도체 개발에 활용될 수 있다.
황현상 교수는 “적층 수가 늘어나는 차세대 3D 낸드에서도 채널 전체를 균일하게 결정화할 수 있는 실질적인 해법을 제시했다”고 말했다.
이번 연구는 삼성전자의 산학 공동 연구 지원을 받아 진행됐다. 연구 결과는 반도체 분야 국제 학회인 ‘2026 IEEE 국제 VLSI 기술 및 회로 심포지엄’에서 발표됐으며, 국제 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’의 ‘Research Highlights’에 선정됐다.
7월 소비자물가 상승률이 2.8%를 기록하며 3개월 만에 다시 2%대로 내려왔다. 국제유가 하락과 정부의 가격 안정 조치로 석유류 오름폭이 줄고 농축수산물 가격도 안정된 영향이다. 다만 기조적인 물가 흐름을 보여주는 근원물가 상승률은 2년 7개월만에 최대치를 기록했다.
국가데이터처가 4일 발표한 ‘7월 소비자물가동향’을 보면 지난달 소비자물가지수는 119.77(2020=100)로, 1년 전보다 2.8% 상승했다. 소비자물가 상승률은 5월 3.1%과 6월 3.2%로 두 달 연속 3%대를 기록한 뒤 7월 들어 상승세가 둔화됐다.
국제유가가 하락한 데다 정부가 석유 최고가격제를 이어가면서 석유류 가격의 상승세가 한풀 꺾인 것이 물가 상승률 둔화에 영향을 미쳤다. 지난달 석유류 가격은 1년 전보다 15.5% 올라 6월(24.7%)보다 상승 폭이 크게 줄었다. 재정경제부는 석유 최고가격제로 지난달 소비자물가 상승률을 0.3%p 낮추는 효과가 있었다고 추정했다.
농축수산물 물가는 지난해 같은 달보다 0.9% 오르는 데 그쳤다. 무더위에 따른 여름철 수급 불안 우려에도 생산량과 출하량이 늘고 정부 할인 지원이 확대되면서 상승 폭이 6월(3.2%)보다 크게 줄었다.
파(18.3%)와 쌀(7.9%) 가격이 올랐지만 시금치(-21.3%), 배추(-18.4%), 호박(-15.9%) 등이 큰 폭으로 내리면서 농산물 가격은 전체적으로 2.2% 하락했다. 축산물과 수산물 가격은 각각 4.4%, 3.9% 상승했다. 수입 쇠고기(8.7%)와 달걀(7.5%), 고등어(7.0%) 등의 오름폭이 컸다.
다만 변동성이 큰 식료품과 에너지를 제외한 기조적인 물가 압력은 오히려 커졌다. 경제협력개발기구(OECD) 기준 근원물가 지표인 식료품 및 에너지 제외 지수는 지난해 같은 달보다 2.6% 올라 6월(2.5%)보다 상승 폭이 확대됐다. 2023년 12월(2.8%) 이후 2년 7개월 만에 가장 높은 상승률이다. 농산물 및 석유류 제외 지수도 2.5% 올랐다.
내구재와 개인 서비스 가격 상승이 근원물가를 끌어올렸다. 내구재 물가 상승률은 6월 3.1%에서 지난달 3.9%로 확대됐다. 컴퓨터는 25.1%, 휴대용멀티미디어기기(태블릿 등)는 22.5% 올라 각각 집계 후 최고 상승 폭을 기록했다. 반도체 가격 상승 등과 일부 신제품 출시의 영향을 받았다. 전기동력차 물가는 출고가 인상과 개별소비세 환원으로 6.2% 상승했다.
휴가철 여행 수요가 늘면서 개인서비스 물가 상승률도 6월 3.4%에서 지난달 3.5%로 높아졌다. 이두원 데이터처 경제동향심의관은 “내구재와 개인서비스 가격은 한번 오르면 쉽게 떨어지지 않는 특성이 있다”며 “근원물가 상승 흐름이 당분간 이어질 가능성이 있다”고 설명했다.
소비자가 자주 구매하는 품목을 중심으로 산출해 체감물가를 보여주는 생활물가지수는 지난해 같은 달보다 2.5% 상승했다. 이른바 ‘밥상 물가’를 나타내는 신선식품지수는 2.3% 하락했다.
8월에는 지난해 통신요금 할인으로 기저효과로 소비자물가 상승률이 다시 높아질 가능성이 있다. 이 심의관은 “지난해 8월 통신요금 할인으로 물가 상승률이 약 0.6%포인트 낮아졌던 효과가 사라지면서, 이달 물가를 끌어올리는 요인으로 작용할 수 있다”고 했다.
이날 이형일 재정경제부 1차관은 물가관계차관회의에서 “중동전쟁 불확실성과 함께 작년 통신비 일시 할인에 따른 기저효과, 폭염 등 이상기후 영향, 식품 가격 등 물가 상방리스크가 상존하고 있어 향후 상방 압력을 최소화하고 민생부담을 완화할 수 있도록 전 부처가 총력을 다하겠다”고 했다.
정부는 추석 연휴에 대비해 성수품 물가안정, 취약계층 부담 완화 방안 등을 담은 ‘추석 민생안정 대책’도 9월 발표를 목표로 준비하기로 했다.

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