생각만으로 게임기 조종하고...

SF같은 2010년 10대 기술

머리에 헤드기어를 쓰고 상대편과 생각을 나누면서 양방향 게임을 즐길 수 있다면? 대규모 팹공정없이 반도체를 만들 수 있을까? 전자기술과 생체세포와의 결합은 언제쯤 가능할 것인가?

이런 생각을 해 본 사람이라면 EE타임스가 소개한 내년도에 주목받을 10대 하드웨어 신기술에 관심을 가져볼 만 하다.

EE타임스는 30일 내년도에 주목받을 10대 하드웨어 기술로 ▲플래스틱 메모리 ▲마스크없는 반도체 리소그래피 ▲병렬프로세싱 ▲에너지 수집기술 ▲바이오전자제품과 웻웨어 ▲저항램 또는 멤리스터 ▲쓰루실리콘비아(The through-silicon via) ▲다양한 배터리 기술 등10가지 기술에 주목했다.

보도는 R&D 투자규모가 반드시 경기회복, 시장활성화에 따라 그대가 반영되지는 않을 것이라고 전제로 내세웠다. 그러나 일부 기술에 대해서는 실제 실현가능성과 개발중인 회사를 구체적으로 소개해 내년도 IT시장 환경변화의 가능성을 제시했다.

■바이오피드백, 또는 생각제어 관련 전자기기

많은 회사들과 연구기관들이 머리 표면에 센서를 붙이거나 헤드셋을 사용해서 포착한 뇌파를 이용해 어떻게 컴퓨터시스템을 움직일 수 있는지를 보여주었다.

응용분야는 심각하게 장애를 입은 사람들에게 통신을 통해 주변환경을 제어할 수 있도록 하는 것은 물론 군사용으로도 사용될 수 있을 것이다.

또한 점진적으로 가전 및 컴퓨터게임콘트롤 인터페이스용으로도 사용될 것이다.

공상과학소설에서나 나올 법한 얘기지만 생각제어 휴먼-컴퓨터인터페이스는 이제 등장하기 시작했고 샌프란시스코에 있는 이모티브시스템같은 회사에 의해 만들어지고 있다.

■프린트로 전자기기를 만든다

반도체프린팅은 대개가 실리콘에 많은 다른 성능을 주는 유기재료를 포함하고 있다. 그것은 또한 실리콘에서 얻을 수 있는 것보다도 훨씬 더 많은 최소 결합구조들을 포함하고 있다.

그러나 낮은 가격의 연성기판에서 적당한 이익을 얻을 수 있는 애플리케이션들이 있다. RFID태그가 그 하나이며 디스플레이용 액티브매트릭스 후면기판이 또다른 하나다.

급속한 프린팅으로 다양한 도전성,절연,반도체 층을 만드는 노력은 저가IC를 만들려는 전망을 밝게 해주었다.

코비오라는 회사는 인쇄 실리콘전자의 선구자로서 2001년 회사가 설립된 이래로 인쇄기판을 개척해 왔다. 지난 7월에는 일련의 투자유치를 통해 2000만달러를 확보했다. 코비오 RF바코드 양산준비를 하고 있다고 말했다.

■플래스틱 메모리

이것은 프린트로 만들어지는 메모리인 만큼 플래스틱메모리의 이웃격인 기술이다. 실리콘에 비해 다소 떨어지는 성능을 보인다고 해야 하겟지만 저가에 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 이 분야의 선구자는 노르웨이 오슬로에 있는 박막필름전자ASA로서 수년간 이를 실용화하려고 노력해 왔고 인텔과도 협력해 연구했다.

이 기술은 폴리머계열인 폴리티오펜(polythiophenes)에 기반한 기술로서 형광전기특성을 보여준다. 메모리들은 다시쓰기와 비휘발성 등의 특징을 가지고 있으며 10년 이상 데이터 유지를 할 수 있는 1MHz의 메모리를 구현했다.

지난 9월 폴리C라는 독일회사는 이 기술을 이용해 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 기판으로 사용한 롤투롤 공정에서 20비트메모리를 만드는데 성공했다.

■마스크없는 반도체 리소그래피

많은 사람들에게 반도체리소그래피와 관련한 주요한 질문은 언제 극자외선리소그래피가 액침리소그래피를 따라잡을 것인가다.

그러나 이 경쟁의 다크호tm는 전자빔에 기반한 마스크없는 노광으로서 이는 매퍼리소그래피BV(네덜란드 델프트)에 의해 개척되었다.

지난 7월 매퍼는 300mm 전자빔노광플랫폼을 프랑스 그레노블 CEA-레티에 공급했는데 대만반도체 회사가 연구개발(R&D)을 위해 이 공정을 사용하도록 되어 있었다.

TSMC는 이 노광공정의 핵심연구회사이며 이 회사의 매퍼에 대한 관심은 최소한 ASML이나 니콘같은 회사를 따라잡기 위한 것 때문이었다.

■병렬프로세싱

이 기술은 이미 임베디드 애플리케이션을 위한 듀얼, 쿼드, 멀티코어 PC용의 형태로 존재하고 있다. 그러나 아직도 어떻게 멀티프로세서가 프로그램될 것인지, 그리고 최상의 컴퓨터 및 전력효율을 위해 사용될 것인지에 대해서는 거의 알려지지 않고 있다.

이것은 프로세서의 등장 이후 산업계가 맞아왔던 IT에 있어서의 핵심기술 중 하나이다.

그리고 우리는 여기서 여전히 벗어나 있다.

오픈CL이나 쿠다(Cuda)같은 계획은 이에대해 FPGA와 SW프로그래머블 프로세서어레이는 물론 그래픽프로세서를 일반 목적의 프로세서로 사용하려는 전망으로 말하고 있다. 이것이 더욱더 활발해질 것으로 전망된다.

■에너지 수집기술

에너지수집은 전혀 새로운 아이디어가 아니다. 우리는 수년간 움직임으로도 작동하는 수동 손목시계를 가져왔다.

그러나 밀리와트의 전력을 사용하던 전자회로가 마이크로와트를 사용하는 쪽으로 발전하면서 재미있는 일이 일어나고 있다.

전력그리드나 전지로부터가 아니라 다양한 주변 환경으로부터 이런 회로들을 위한 전력을 끌어들이려는 생각이 가능해졌다. 그리고 이것이 엄청나게 커다란 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다.

이런 애플리케이션 가운데 초기의 기술에는 자동차의 기계에 장착된 진동으로 전력을 확보하는 무선센서가 있다. 배터리없는 센서는 유지보수를 할 필요가 없다.

엔오션이란 독일회사는 빌딩자동화용으로 배터리없는 무선스위치 사용에 있어서 선구자다. 이제는 엔오션알리안스가 표준을 형성하는데 노력하고 있다.

노키아는 모바일폰의 차원에서 에너지수집을 바라보고 있었지만 현재까지 아무런 원형을 만들지 못하고 있다. 그러나 2010년이면 모든 휴대폰장비 제조업체는 에너지수집에 대해 생각하게 될 것이다. 적어도 그들 장비의 배터리수명을 늘리는데 착안하게 될 것이다.

■바이오전자제품과 웻웨어

이것은 개발차원이라기 보다는 연구차원의 주목거리가 될 것이다. 그러나 탐구를 위해 바이오와 전자를 함께 묶을 상황은 무르익었다.

우리는 동물의 몸안에 피부이식 칩을 설치하고, 사람에게 심장박동기를 이식하곤 했다. 이같은 의료용 전자제품 품질을 향상시키고 의료비용을 내릴 필요성은 한층더 예민하게 느껴질 것이다.

마이크로머신과 유기전자조립기술이 진보함에 따라 근육섬유와 전자회로의 결합범위는 증가한다. 랩온어칩(LOC)은 기술의 데모 가운데 하나와도 같다. 여기에 최근 IBM이 공개한 사례가 있지만 그 또한 전자적으로 보여줄 수 있는 기판위에서 생체세포를 키울 수 있는 것이다.

실험실에서 진단할 기회는 많다. 개개인의 세포가 약물이나 전기충격에 보내는 반응은 알츠하이머나 파킨슨씨병같은 심장병, 신경성 질환을 치료하는 연구에 있어서 초점이 된다.

요약하자면 우리는 전자산업에 있어서의 주류로서의 바이오전자에 대한 많은 연구와 지속적인 등장을 기대하고 있다.

■저항램 또는 멤리스터

만능 메모리를 위한 노력이 진행돼 왔다. 이것은 D램 같은 단순성이 요구되거나 또는 커패시터가 용량확장에 걸림돌이 되므로 그보다도 훨씬 더한 단순성이 요구된다.

그것은 전력이 꺼짐에 따라 데이터를 수년간 저장할 수 있어야 하며 수백번 사용될 수 있어야 한다. 전통적인 방식과 재료를 사용해서 만들기에 단순해야 하는데 아직까지 그 방법을 찾지 못했다. 우리는 이제 그 방법을 찾게 될까?

올해 유니티반도체는 7년간 자사의 도전성금속산화물(CMOx)기술을 이용해 연구한 끝에 올해 그 결과를 갖고 나타났다.

우리는 또한 더큰 많은 회사들이 R램에 적극적이라는 것을 인식하고 있다.

멤리스터의 레퍼런스는 HP에 의해 전폭적 지지를 받았다. 멤리스터는 가꿈 저항,커패시터,유전체에 이어 네번째 수동회로 요소로 묘사된다.

■쓰루실리콘비아(Thee through-silicon via)

TSV(Through-SiliconVia)는 반도체 집적도를 높이기 위해 반도체 실리콘에 구멍을 열어 금속(Via)을 채운 후 상하의 실리콘 사이를 접속하는 기술을 말한다.

지금까지의 실리콘 한조각을 이용하여 한 개의 제품을 만들어 온 반도체 공정에서 더 나아가 여러 장의 실리콘다이를 겹쳐놓고 화학적인, 또는 레이저드릴을 이용해 구멍을 뚫게된다. 이 구멍에 구리 등을 채워 다이 간에 연결되도록 한 것이다.

첨단 실리콘의 표면위에 있는 스택간의 연결깊이는 깊어서 작은 위상에서도 크게 변화한다.

기술적인 이유는 물론 마케팅적인 측면에서 하나의 패키지에 멀티플다이를 올리고 싶어하는 의욕이 훨씬 더 복잡한 배선간 연계필요성을 가져온다. 이는 3D패키지를 만드는데는 기존 실리콘웨이퍼를 완전히 초월한 TSV(Through SiliconVia)의 도래를 가져오게 될 것이다.

지난 5월 오스트리아마이크로시스템이 파운드리기반에서 TSV부품을 생산하기 시작했다. 물론 센서부품과 CMOS IC의 3D통합을 위한 디바이스 공급자들을 대상으로 한 것이었다.

■다양한 배터리 기술

우리는 너무나도 무어의 법칙과 지속적인 마이크로전자의 소형화에 익숙해져 있어 2년에 한번씩 성능이 두배가 되지 못하는데 대해 실망하기 쉽다.

그러나 배터리기술은 상당히 성숙되어 있어 IC와 똑같은 힘으로 발전해 가지 않는다. 실제로 만일 에너지스토리지가 너무 밀도가 높으며 폭발의 위험이 생긴다.

그럼에도 우리는 모두가 전점더 에너지저장장치로 스토리지에 의존하고 있으며 우리의 다양한 전자기기의 전원을 여기에 의존하고 있다.

사실 더 이상 전기자동차를 위한 배터리기술에서의 혁신이 없기에 자동차와 지속적인 그린교통수단과의 양립성은 혼란에 빠져있다는 논란이 나오고 있다. 그래서 압박이 가중되고 있다.

최근 리튬 및 니켈을 이용한 옥시하이드로옥사이드, 일리바인타입 리튬이온황, 나노와이어 같은 배터리들을 훌륭한 그러나 문제가 있는 알카리-망간 배터리를 대체하기 위한 것이다.

전기자동차 리볼트의 기술은 공기아연배터리로 만든 것인데 미국본부와 생산공장을 포틀랜드로 정했다. 이런 개발이 내년에도 이어지리란 전망이다. 그리고 모든 스마트배터리에 전력운영을  IC가 장착될 것이다.