[대전=뉴스핌] 최태영 기자 = 최근 메모리반도체 가격 하락과 미·중 무역 갈등 심화로 반도체산업의 불확실성이 높아지는 가운데 이를 타계하기 위한 방안으로 3차원(3D) 메모리 관련 기술개발이 활발하게 이뤄지면서 특허출원도 증가하고 있는 것으로 나타났다.

5일 특허청에 따르면 2013년 이전에 연간 150건 이하에 불과하던 3D 메모리 관련 특허출원이 2014년을 기점으로 급증하기 시작해 매년 약 300건의 출원이 이뤄지고 있는 것으로 조사됐다.

3D 메모리 기술은 반도체 소자를 여러층 적층해 단위면적당 저장용량을 극대화시키는 반도체 제조공법이다. 대표적인 제품으로 비휘발성 메모리 분야에서 3D 낸드플래시, 휘발성 메모리 분야에선 광대역폭 메모리(HBM)가 있다.

3D 낸드(NAND) 플래시 특허출원 동향 [자료=특허청]

3D 낸드플래시는 기존 2D 반도체 제조에서 각광받던 미세공정기술이 한계에 부딪치자 이를 극복하기 위해 2차원으로 배열된 반도체 소자를 수직으로 적층한 메모리반도체다. 현재 96층 3D 낸드플래시가 양산되고 있다.

3D 낸드플래시와 관련해 최근 5년간 출원인별 출원 동향은 내국인이 78.6%, 외국인이 21.4%를 각각 차지하고 있다.

이는 삼성전자와 SK하이닉스가 메모리반도체 분야에서 후발업체와의 기술 초격차를 유지하기 위해 관련 기술개발을 계속해 온 결과로 특허청은 분석했다.

광대역폭 메모리는 DRAM을 여러층 쌓은 후 실리콘 관통전극(TSV)으로 이용해 상호 연결한 다층 메모리반도체다. 전력소모가 낮고, 데이터 처리용량이 높을 뿐 아니라 GPU 등 시스템반도체와 연결이 용이하다는 장점으로 차세대 반도체 기술로 주목받고 있다.

광대역폭 메모리(HBM) 특허출원 동향 [자료=특허청]

3D 낸드플래시와 마찬가지로 광대역폭 메모리 분야에서도 우리나라 기업이 특허출원을 주도하고 있는 것으로 나타났다.

최근 5년간 광대역폭 메모리 출원 113건 중 81.4%(92건)를 삼성전자와 SK하이닉스에서 출원했다. 외국 출원기업에는 TSMC, 인텔, 마이크론 등이 있다.

이동영 특허청 전자부품심사팀장은 “메모리반도체 수요 감소에 따른 가격하락으로 반도체 위기론이 대두되고 있으나 향후 4차 산업혁명이 본격화되면 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등에 필요한 고성능 메모리의 수요는 증가될 수밖에 없을 것으로 예상된다”면서 “경쟁국의 맹렬한 추격을 따돌리고, 메모리반도체 세계 1위를 고수하기 위해서는 3D 반도체 등 관련 연구개발을 지속할 필요가 있다”고 말했다. 

3D 낸드플래시는 대용량․고속 처리가 요구되는 인공지능, 가상현실, 빅데이터 분야에서 널리 사용되고 있어 시장규모가 급속히 커지고 있는 추세다. 세계시장 규모는 2016년 371억달러에서 오는 2021년 500억달러 이상 급격히 성장할 것으로 전망됐다. 

ctyw@newspim.com