반도체를 '사포'로 깎는다는 발상의 전환..KAIST, 'AI 반도체 가공' 새 길 열었다 작성일 02-11 41 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="Bxxnw8oM33"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="51e719c0775de75e3318d43f18f81166104b9a2eca8e9f50bf9354babc3859fb" dmcf-pid="bddaOxjJ0F" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="AI가 생성한 '반도체 나노 사포' 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216315kjgi.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="7YdaOxjJuU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216315kjgi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> AI가 생성한 '반도체 나노 사포' 이미지 </figcaption> </figure> <div contents-hash="75bfb6fc9e2a43e4ec0982023b5b9817ad414ab7d3eed813bc21d1af25eb5fd4" dmcf-pid="KJJNIMAiFt" dmcf-ptype="general"> <div> <br> </div> <span>어릴 적 거칠거칠한 물건 표면을 사포로 다듬어보신 적 있으시죠. 반도체 가공에 이 '사포'의 개념을 적용한다면 어떨까요?</span> <div> <br>스마트폰과 인공지능(AI) 서비스의 성능과 안정성은 반도체 표면을 얼마나 고르고 정밀하게 가공하느냐에 달려 있다고 합니다. <br> <br>정확하게는 반도체의 표면을 원자 수준까지 균일하게 가공하는 작업인데, 고대역폭 메모리(HBM) 등 첨단 반도체 공정에서 표면 품질과 가공 정밀도를 크게 향상시키기 위해서는 꼭 필요한 과정입니다. <br> <br>KAIST 기계공학과 김산하 교수 연구팀이 머리카락보다 수만 배 가는 탄소나노튜브를 연마재로 활용한 ‘나노 사포’를 개발했다고 11일 밝혔습니다. 기존 반도체 제조 공정보다 표면을 더 정밀하게 가공하면서도, 공정 과정에서 발생하는 환경 부담을 줄일 수 있는 새로운 평탄화 기술입니다. <br> <br>기존 반도체 산업에서는 반도체의 정밀한 표면 가공을 위해 연마 입자를 액체에 분산시킨 화학액, 이른바 슬러리를 사용하는 평탄화 공정(CMP, Chemical Mechanical Polishing)을 활용해 왔습니다. 하지만 이 방식은 추가적인 세정 공정이 필요하고, 폐기물이 많이 발생해 공정이 복잡한데다 환경 부담이 크다는 단점이 있습니다. </div> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4d895efb09104fdf8a8979bafdc50fa8e71c431932c4efcfb8af89489bbc1b16" dmcf-pid="9iijCRcn71" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="'반도체 나노 사포' 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216493kwfv.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="zshYUsHlzp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216493kwfv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> '반도체 나노 사포' 모식도 </figcaption> </figure> <div contents-hash="f24f94360f3f855b67d9fe7f91b6272b18aed6d4fe776f5db9d3bca3be5c303f" dmcf-pid="2nnAhekLF5" dmcf-ptype="general"> <div> <div> 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 사포의 개념을 '나노 수준'으로 확장했습니다. <br> <br>탄소나노튜브를 수직으로 정렬한 뒤 폴리우레탄 내부에 고정하고, 표면에 일부만 노출시키는 방식으로 ‘나노 사포’를 구현했습니다. 이 구조는 연마재 이탈을 구조적으로 억제해 표면 손상 우려를 없앴으며, 반복 사용에도 안정적인 성능을 유지하도록 했습니다. <br> <br>이번에 개발된 나노 사포는 연마재 밀도 기준으로 상용 사포 가운데 가장 미세한 제품보다 약 50만 배 높은 수준을 구현했습니다. <br> <br>사포의 정밀도는 표면에 연마 알갱이가 얼마나 촘촘히 배열돼 있는지를 나타내는 ‘연마재 밀도(입방수)’로 표현되는데, 이 수치는 사포의 단위 면적당 연마 알갱이 수를 나타내는 지표로, 일상에서 사용하는 사포가 보통 40~3000 입방수인 데 비해 나노 사포는 10억(1,000,000,000) 이상의 입방수를 갖고 있습니다. <br> <br>이처럼 극도로 촘촘한 구조를 통해, 표면을 수 나노미터, 즉, 원자 몇 개 두께에 해당하는 수준까지 정밀하게 가공할 수 있는 겁니다. </div> </div> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fbaa201a565dcce7aab85ad4b7288aec03cbd5dd62a3d407de170429c4f58d74" dmcf-pid="VLLcldEo0Z" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="'반도체 나노 사포' 세부 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216651vies.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="qzVxNbRfU0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/11/551724-22lyJQR/20260211154216651vies.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> '반도체 나노 사포' 세부 이미지 </figcaption> </figure> <div contents-hash="736b8ce854e86a64ab05b5b53e8edf29e2054d263ce2ad0f1a450030087045fd" dmcf-pid="fookSJDg0X" dmcf-ptype="general"> <div> <div> 실제 실험 결과는 어땠을까요? <br> <br>이 나노 사포를 사용하니, 거친 구리 표면을 수 나노미터 수준까지 매끄럽게 가공할 수 있었으며, 반도체 패턴 평탄화 실험에서는 기존 CMP 공정과 비교해 디싱(dishing) 결함을 최대 67%까지 줄이는 결과도 보였습니다. 디싱 결함은 배선 중앙이 움푹 파이는 현상으로, HBM 등 첨단 반도체의 성능과 신뢰성에 영향을 미치는 주요 결함입니다. <br> <br>연구팀은 이 기술이 AI 서버에 사용되는 HBM과 같은 첨단 반도체 평탄화 공정과, 차세대 반도체 연결 기술로 주목받는 하이브리드 본딩 공정에 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 또 일상적인 사포의 개념을 나노 정밀 가공 기술로 확장해, 반도체 제조에 필요한 원천기술 확보 가능성을 제시했다는 점에서도 의미를 갖습니다. <br> <br>기계공학과 강석경 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구는 삼성전자가 주최한 제31회 삼성휴먼테크논문대상에서 기계공학 분과 금상(1위)을 수상하며 우수성을 인정받았습니다. <br> <br>연구 결과는 복합재료 및 나노공학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 컴포짓 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials, IF 21.8)’에 2026년 1월 8일 자로 온라인 게재되었습니다. <br>※ 논문명: Carbon nanotube sandpaper for atomic-precision surface finishing, DOI: https://doi.org/10.1007/s42114-025-01608-3 <p><br></p> </div> <p>(사진=KAIST)</p> </div> </div> <p contents-hash="c97879df303fc3ad6b01c7703a9bb5e1d03b2eb37824a7ed6bf80c593a1610cf" dmcf-pid="4ggEviwa3H" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p> 관련자료 이전 [이구순의 느린걸음] KT 이사회 혁신이 급하다 02-11 다음 엔비디아 "국내 반도체 업체와 피지컬 AI 협력 지속" 02-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
