21세기 첨단연구소 세계 제일의 D-RAM 만들기 10년 삼성전자 반도체 연구소 
얼마 전 우리 나라가 D-RAM 부문에서 올해 세계 제일의 생산국 자리를 차지했다는 보도가 있었다. 반도체 관련업계와 세계적 조사기관인 데이터퀘스트 등의 조사라 더욱 신뢰성을 더해주는 이번 결과는, 우리 나라의 대표적 반도체 생산 업체인 삼성전자가 1위 자리를, 금성일렉트론과 현대전자가 각각 6위와 7위를 차지하였다고 발표되었다. 우리 나라가 세계 1위를, 올림픽에서나 들어봤음직한 이 성과를 기술 분야에서, 그것도 첨단 산업의 핵이라 불리우는 반도체 분야에서 얻어냈다고 하는 것은 기술 개발로 언제나 허덕이는 우리 나라로서는 고무적인 일이라 아니할 수 없다. 물론, 이 기록 세우기의 일등공신은 삼성전자이다. 이미 디램분야에서는 세계 제일의 기술력과 생산력을 인정받고 있는 삼성전자가 반도체 사업에 뛰어 든 건 그리 오래된 일이 아니다.
1983년, 삼성반도체 도약의 발판을 마련하고
삼성전자 반도체 연구소는 1982년 1월 부천의 사업장 안에서 첫 발자욱을 내딛었다. 오늘의 성과는 설립 10년만에 거둔 것이라 더욱 놀랍다. 허나, 세계적으로 공인받는 지금의 삼성 반도체 부문의 기술력도 처음에는 상당한 회의와 의문의 대상이었다. 삼성이 이렇게까지 급성장할 것이라고는 당시의 어느 누구도 예측하지 못했다. 1974년 웨이퍼 가공 사업을 시작으로 반도체 사업과 인연을 맺은 삼성전자는 국내 최초로 리니어 IC 개발하였다. 그 후 바이폴라biploar형과 모스(MOS : metalic oxide semicondutor 금속산화학 반도체)형 부문 연구로 겨우 본격적인 반도체 개발의 걸음마를 시작한 삼성전자는 국토가 좁고 인구가 많은 우리나라에 가장 적합한 산업은 바로 반도체이다라는 고 이병철 회장의 방침에 따라 과감하게 투자하였다. 삼성의 반도체 산업은 설립 바로 그 다음 해인 1983년부터 획기적인 도약의 시간을 마련하게 된다. 초고밀도VLSI 집적회로 연구에 착수하면서 세우게 된 경기도 기흥의 메모리 제품 생산 공장과 반도체 연구소, 거기에 그치지 않고 더 나아가 첨단 산업의 본고장이라고 할만한 미국 실리콘밸리에 현지법인 연구소를 설립함으로써 반도체 연구의 본거지를 마련하였다.
리니어 IC에서 64M D-RAM까지
그러나, 이런 이들의 결단에 쏟아진 의혹의 눈길은 대단하였다. 80년대 초반에야 겨우 리니어 IC를 개발하던 수준에 불과한 삼성이 VLSI급 반도체를 개발한다고 한 발표는 다른 이들에게는 그저 만용한 불과한 것으로밖에는 보이지 않았다. 당시 세계의 유명한 반도체 업체들은 “삼성의 기술 수준으로 VLSI급 반도체를 개발한다는 것은 불가능한 일이다. 설사 개발한다고 하더라도 2~3년은 족히 걸릴 것이다”라고 비아냥거리며 전혀 그들의 말을 안 믿는 분위기가 지배적이었다고 관계자는 전한다. 그러나, 기흥과 미국현지법인의 양 연구소는 당시로서도 세계적인 첨단 반도체라는 64K D-RAM 연구에 착수, 6개월만인 83년 12월 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 개발에 성공함으로써 바야흐로 삼성의 반도체 시대를 여는 토대를 마련하였다. 그렇게 D-RAM의 행진은 시작되었다. 계속해서 256K A-RAM, 1M D-RAM, 4M D-RAM을 회로설계부터 공정기술에 이르기까지 순수 국내 기술을 사용해 개발에 성공한 삼성은 90년 8월에는 일본에 이어 세계에서 2번째로 최첨단 반도체인 16M D-RAM을 개발해 냄으로써, 또 한차례 D-RAM 부분에 차지하는 위치를 공고히 하는 성과를 거두었다. 최근에는 마이크로 분야의 첨단제품인 8비트 마이콤과 사무자동화용 10.4인치 칼라 TFT LCD를 비롯하여, 16M D-RAM과 같은 첨단 기술 수준을 보유하고 있는 4M S-RAM을 차례로 개발하였다. 현재 반도체 부문만큼은 세계 최고 수준에 이르러 있는 것도 결국은 이렇게 거듭된 성공에 기인한 바 다름없다. 물론, 다른 대기업과 공동 개발이었다는 사후 또 다른 보도가 있었지만,삼성전자 반도체 연구소는 세계 최첨단 반도체인 64M D-RAM 개발에 세계 최초로 성공함으로서 세계 3대 반도체 생산국가로 우리 나라를 자리매김하는 데 결정적인 역할을 맡았다.
설립 10여년만에 세계 규모의 반도체 연구소로
투자한만큼 거두는 첨단 과학 기술분야의 공식에 따라 선진국이나 세계 유명업체들은 수입이나 총 매출액의 상당부문을 연구비로 재투자한다. 삼성도 예외일 수 없다. 특히 반도체 연구소는 설립 이후 매년 매출액의 15% 이상을 연구개발비로 투자하고 있다. 현재 국내와 미국에 있는 3개의 반도체 연구소에는 80여명의 박사를 비롯해 2천 8백여명의 연구원들이 차세대 반도체 개발에 몰두하고 있다. 각 연구소는 나름대로 조금씩 차이를 가지고 있다.
기흥연구소
1984년 메가 라인을 준공하여 1M D-RAM, 4M D-RAM, 1M S-RAM 등 첨단 반도체를 개발, 삼성에서도 대표적인 연구소로 꼽힌다. 지난 89년에는 최첨단 장비를 보유한 ULSI 연구소를 준공하여 90년 8월 16M D-RAM을 개발하였다. 50여명의 박사를 포함하여 약 2천여명의 연구인력들이 메가 라인과 ULSI 연구소에서 64M D-RAM 개발을 완료했으며, 그 외에도 화합물 반도체 및 컬러 TFT LCD 기술 및 제품 개발 전용 라인을 갖추고 있다. 이 곳에는 완벽한 보완이 이루어지고 있어 일반인들은 물론, 관계자들도 쉽게 접근이 어려운 연구소이다.
부천연구소
마이크로 개발라인을 통하여 그동안 수천종에 이르는 TV/VTR 및 오디오 등 일반용과 통신 산업용 집적회로(IC), 마이콤, 주문형 집적회로, 로직 집적회로 등 다양한 반도체 개발이 부천연구소의 몫이다. 20여명의 박사를 포함하여 6백여명의 연구인력들이 차세대 주문형 집적회로ASIC, 리니어 집적회로, 마이크로 제품 등의 연구에 참여하고 있다.
미국 현지법인
1983년 미국현지법인 설립과 함께 연구개발에 착수하여 그동안 8비트 마이콤 PC Chip set, ASIC 등을 개발해 온 미국 현지법인 연구소는 10여명의 박사를 비롯하여 2백여명의 연구진들이 주문형 집적회로ASIC 메모리, RAMDAC 등 고부가가치 반도체 개발에 힘쓰고 있다.
내일의 반도체 생산의 주역이 되고자
첨단 기술 분야는 일초를 다투는 분야이다. 특히 제품의 기본 부품인 반도체의 경우, ‘타이밍 산업’이라고까지 불리운다. 때를 놓치면, 영영 몰락하고 말 정도로 급박하고 위험부담율이 높다는 의미일 것이다. 당연히, 반도체 연구에 종사하고 있는 사람들은 세계의 기술 변화 흐름에 민감한 촉수를 언제나 곤두세우고 있어야 한다. 한치를 놓치면 끝장이다. 삼성전자 반도체 연구소는 각 연구소별로 차별화를 시도, 연구소별 프ㄹ벡트를 계획해 놓고 있다. 기흥연구소는 주로 최첨단 메모리 제품으로 평가받고 있는 64M D-RAM과 256M D-RAM, 4M 비디오램, 64M 마스크롬, 8M 플래시 EEPROM 등 차세대 메모리 반도체와 차세대 반도체 제품으로 각광받을 화합물 반도체, 21세기 영상문화의 총아로 불리우는 LCD, 팩실밀리의 핵심부품인 TPHThermal Printer Head, CIDContact Image Sensor 등을 개발할 예정이다. 부천연구소는 일반용, 통신, 산업용에 쓰이는 첨단 반도체인 DCCDigital Compact Cassette, 멀티미디어, 32비트 RISC 프로세서, DSPDigital Signal Processor와 HDTV용 IC를 비롯하여 비디오 폰, ISDN용 IC, Advanced Video Graphic Controller 등의 연구가 남아있다. 미국 현지법인은 미주지역 전자시장을 겨냥하여 고객들이 필요로 하는 차세대 반도체 제품을 대상으로 비디오 램, 차세대 RISC 프로세서 제품을 개발하고 있다.
엄지손톱만한 칩 하나에 신문 512페이지에 해당하는 기억을 담아놓을 수 있다. 이건 참으로 상상키 어려운 대단한 수준이라 아닐할 수 없다. 이번에 개발한 64메가디램은 현재 생산, 판매중인 제품중에서 최첨단인 16M D-RAM보다 4배의 집적도를 가진 0.35미크론의 초미세 가공기술이 요구되는 제품이다. 64메가디램 칩 속에는 1억 4천 4백만개의 트랜지스터와 캐퍼시터가 집적되어 있어 영문자 8백만자, 한글 4백만자의 기억용량을 가진다. 삼성전자가 개발한 64M D-RAM은 CMOS공정을 이용하여 0.35미크론의 초미세 가공 기술이 요구되는 최첨단 반도체 제품으로 6천 8백만개의 전체 셀이 완전히 작동하는 단계로 아직까지 선진 반도체 업체들도 개발에 성공하지 못한 상태이다. 그동안 반도체 제조회사들은 현재 양상중인 16M D-RAM(0.5미크론)의 벽을 뛰어 넘기 위해 여러가지 노력을 기울여 왔는데, 이번에 삼성전자가 0.35미크론의 초미세 가공기술을 확보하게 됨으로써 또 다시 새로운 기술의 벽을 넘은 것과 함께 0.25미크론톱급의 256M D-RAM 개발에 대한 가능성도 보이게 된 것이다. 이번에 발표된 64M D-RAM의 응용분야는 워크스테이션, 고성능 대용량 PC, 수퍼컴퓨터의 사무자동화, 공장자동화 분야는 물론, HDTV 등 영상정보 전달에 대규모로 응용되어 그 수요는 95년 이후 대폭 확대될 전망이다.
반도체 연구소가 오늘에 이르기까지
1974. 1 웨이퍼 가공사업 착수
1978. 7 국내 최초 리니어 IC개발 성공
1983. 7 미국 현지법인 설립SSI
11 64K D-RAM 개발 성공
1984. 5 기흥공장 1-라인 준공
10 256K D-RAM 개발 성공
1985. 3 부천 C라인 준공
5 기흥공장 2라인 준공
10 연구소 메가 라인 준공
1986. 7 1M D-RAM 개발 성공
9 256K S-RAM 개발 성공
1987. 6 미국 현지법인SSI공장 준공
1988. 2 4M D-RAM 개발 성공
10 기흥공장 4라인 기공
11 삼성전자와 합병
11 1M S-RAM 개발 성공
12 256K EEPROM 개발 성공
1989. 5 4M 마스크롬 개발
11 연구소 U라인 준공
* 반도체 : 전기를 잘 흐르게 하는 도체와 전기가 거의 통하지 않는 절연체의 중간에 있는 물질. 게르마늄, 실리콘, 갈륨, 비소 등이 대표적이다. 반도체 속에는 전기전도에 기여하는 전도전자의 수는 금속보다 적지만, 온도 변화나 불순물을 가함으로써 여러가지로 변화시킬 수 있다. 이 성질을 이용한 반도체에 의해 트랜지스터, 집적회로 등이 발명되었고, 그 후 거의 모든 산업의 근대적인 성장에 기여했다. 동작, 구조의 차이에 따라 모스(MOS metalic oxide semicondutor 금속산화학 반도체)형과 바이폴라(biploar 양극과 음극의 )형으로 나뉘며, 기능에 따라 메모리(기억소자)와 조직(논리소자)로 대별된다.
* 반도체 메모리semicondutor memory : 컴퓨터 등에서 연산에 필요한 데이터나 명령 등의 정보를 장기적 또는 일시적으로 기억시켜 두는 집적회로. 그다지 빠른 속도는 아니지만, 대용량화가 가능한 다이내믹 메모리DRAM와 DRAM보다 소규모이면서 고속화가 가능한 스태틱 메모리SRAM, 읽어내기 전용의 롬ROM으로 구분할 수 있다. 롬에는 컴퓨터 이용자가 정보를 써 넣을 수 있는 프로그래머블 롬PROM, 반도체 제조업체가 제조할 때 써넣기를 한 마스크롬MROM이 있다. 최근에는 전기적으로 정보를 소거할 수 있는 EEPROM도 개발되었다. DRAM 이외의 메모리로는 대용량화가 가능한 모스 메모리와 하이폴라 메모리가 있다. 디램은 대용량이므로 컴퓨터의 주기억장치에, 고속의 에스램은 연산 도중 결과 등을 일시적으로 기억해 두는 캐시 메모리 등에, 롬은 그다지 내용을 빈번하게 고쳐 쓸 필요가 없는 경우에 사용한다.
작성자 소개
대홍이가 일하는 삼성전자 반도체 연구소. 80년대 신문 1면에는 삼성전자의 반도체 개발 소식이 나오곤 하였다. 그때마다 용량을 신문지 몇 장..으로 설명하곤 하였다. 거기에 ‘세계최초’라는 말이 붙으면 그걸 읽는 국민들은 자연스럽게 자부심이 고무되었다. 그 회사는 수십년이 지난 지금 나라에 세금을 가장 많이 낼 뿐만 아니라 세계 AI 산업에 없어서는 안 될 핵심 공급망으로 자리하게 되었다.