IBM, '1나노 벽' 깼다…반도체 경쟁, 원자 수준으로 뛰어들다

반도체의 역사는 '더 작게'의 역사다. 회로를 얼마나 작게 새기느냐가 곧 성능과 전력 효율을 결정해왔다. 그 단위가 나노미터(nm·10억분의 1미터)인데, IBM이 이번에 0.7나노미터 기술을 세계 최초로 공개했다. 1나노 이하라는 건 사실상 원자 몇 개 크기의 영역에서 회로를 설계한다는 뜻이다.

숫자만으론 감이 안 잡힌다. 쉽게 말해, 사람 머리카락 한 올의 굵기가 약 10만 나노미터다. 현재 양산 최선단인 TSMC·삼성의 2~3나노 공정도 이미 "물리적 한계에 가깝다"는 말이 나오던 수준이었다. 그런데 IBM은 그 벽을 한 번 더 허물었다.

핵심은 '나노스택(NanoStack)' 아키텍처다. 기존 반도체는 트랜지스터를 평면에 펼쳐 배치했다. IBM의 새 기술은 트랜지스터를 수직으로 쌓는 방식이다. 가로로 더 이상 좁힐 수 없다면, 위로 올리겠다는 발상의 전환이다. 이를 통해 같은 면적에 훨씬 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있다.

단위도 달라진다. 0.7나노 시대에 접어들면 길이 단위는 '옹스트롬(Å)'으로 넘어간다. 0.7나노는 7옹스트롬과 같다. 옹스트롬은 원자 하나의 반지름이 약 1~2옹스트롬 수준이니, 말 그대로 원자 몇 개 너비에 회로를 구현하는 셈이다.

IBM은 이 기술을 통해 AI 연산, 데이터센터, 양자컴퓨팅 등 차세대 수요에 대응할 수 있다고 밝혔다. 다만 지금 당장 양산 칩이 나오는 건 아니다. IBM은 반도체를 직접 대량 생산하지 않고, 기술 연구·개발에 집중하는 역할을 해왔다. 이번 발표도 '가능성의 증명', 즉 기술적 로드맵을 제시한 것에 가깝다.

그럼에도 업계가 긴장하는 이유는 분명하다. 이 기술이 실제 공정에 적용되면, TSMC와 삼성이 수조 원을 쏟아부은 현재의 2나노 경쟁 구도가 통째로 흔들릴 수 있기 때문이다.