Imec은 차세대 고성능 컴퓨팅(HPC), 인공지능(AI) 및 양자 컴퓨팅 애플리케이션을 위해 NbTiN 회로와 30nm 인터커넥트를 활용한 확장 가능한 초전도 디지털 기술을 발전시켰습니다.
벨기에 루뱅, 2026년 9월 8일 — 이번 주 열린 2026 응용초전도학회(ASC)에서 차세대 반도체 기술 분야의 세계적 연구개발(R&D) 센터인 imec은 초전도 소자 밀도 cm²당 380만 개의 접합부를 달성한 3층 금속(NbTiN 기반) 조셉슨 접합 회로를 선보이며 세계 최초 기록을 세웠다. 이 시연에서는 초전도 배선을 unprecedented한 30nm 선폭으로 축소하여 구현한 3층 NbTiN 라우팅도 함께 공개되었다.
이러한 성과는 imec의 다목적 NbTiN 기반 초전도 기술 연구 플랫폼을 강화하며, 이는 차세대 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 인공지능(AI)을 목표로 하는 산업 파트너와의 공동 R&D를 위해 이제 개방되었다. 이 프로그램은 CMOS 호환 공정 기술, 설계 방법론, 그리고 2.5D/3D 이종 집적 기술을 기반으로 구축되었다. HPC와 AI를 넘어, 로드맵에는 양자 컴퓨팅 제어 로직, 광자학, 그리고 뉴로모픽 컴퓨팅이 포함된다.
초전도 기술은 HPC와 AI 연산 가속기의 급증하는 요구사항을 충족할 준비가 되어 있으며, 에너지 효율성(100배), 연산 밀도(1,000배), 브로드캐스트 대역폭(1,000배) 측면에서 최첨단 CMOS를 능가할 잠재력을 지니고 있다. 소자 프론트엔드에서는 조셉슨 접합 회가가 빠르고 저에너지 논리 연산을 제공하며, 백엔드에서는 초전도 인터커넥트가 전기 저항 제로를 제공하여 최소한의 에너지 소비와 신호 손실로 데이터 전송을 가능하게 한다.
그러나 기존 니오븀(Nb) 기반 초전도 기술은 더 넓은 적용 분야에서 그 잠재력을 완전히 실현하기 위한 확장성이 부족했다. 이러한 한계를 극복하기 위해 imec은 300mm CMOS 호환 공정을 활용한 다목적 NbTiN 기반 연구 플랫폼을 개발했다. 현재 진행 중인 개발 과정은 공정, 소자, 집적 회로, 그리고 시스템 수준의 아키텍처 지표 간의 공동 최적화에 중점을 두고 있다.
ASC 발표 자료는 3개 금속 레이어(ML)에 걸쳐 있는 NbTiN/αSi/NbTiN 조셉슨 접합 회로를 상세히 설명하며, 접합 직경을 150nm로 축소하여 cm²당 380만 개라는 파격적인 밀도를 달성했다. 이 시연은 인덕터, 수동 전송 라인, 접지 평면, 클록 또는 전원 공진기를 지원할 수 있는 고밀도 저손실 NbTiN 라우팅 3층(와이어 및 비아 포함)도 선보였다. 이러한 NbTiN 금속 와이어는 30nm 선폭을 가지며, 이는 기존 Nb 기반 기술이 허용하는 크기보다 약 10배 작은 것이다. 또한, 접합 회로의 임계 전류 밀도(Jc)와 인터커넥트의 임계 전류(Ic) 모두 다양한 응용 요구사항에 맞게 정밀하게 조정할 수 있다.
imec의 초전도 디지털 프로그램 책임자인 리처드 라우스는 다음과 같이 언급했다. “우리의 초전도 디지털 프로그램을 통해 우리는 NbTiN 초전도 기술을 다음 단계로 끌어올리기 위해 파운드리, 하이퍼스케일러, 시스템 기업들을 타겟으로 하고 있습니다. 우리는 (1) 공정 기술, (2) 설계 및 EDA 지원, (3) 초전도 소자를 다른 기술과 통합하는 문제를 해결하는 2.5D 및 3D 집적을 중심으로 한 시스템 수준 확장이라는 세 가지 기둥을 중심으로 프로그램을 구성했습니다. 이러한 이종 접근 방식은 양자 제어 및 판독, 뉴로모픽 컴퓨팅, 우주 및 생의학 응용 등을 지원하는 고해상도 단일 광자 검출 등 HPC와 AI를 넘어선 기회를 열어줍니다.”
Imec은 차세대 반도체 기술 분야의 세계적 연구 및 혁신 센터입니다. 최첨단 R&D 인프라와 6,500명 이상의 직원들을 활용하여, 이 기관은 반도체 및 시스템 스케일링, 인공지능, 실리콘 포토닉스, 연결성, 센싱 분야에서의 혁신을 주도합니다. 그 첨단 연구는 컴퓨팅, 헬스케어, 자동차, 산업용, 소비자 전자, 항공우주, 보안 분야 전반에 걸친 돌파구를 마련하는 데 기여합니다. IC-Link를 통해 imec은 개념부터 대량 생산까지 맞춤형 솔루션을 제공하며, imec.ventures는 딥테크 반도체 스타트업의 창립, 공동 창립 및 성장을 지원합니다. 벨기에 루뱅에 본사를 둔 imec은 유럽, 미국, GCC 지역에 시설을 운영하며 3개 대륙에 걸쳐 대표부를 두고 있습니다. 이 회사는 전 세계 반도체 가치 사슬 리더, 기술 기업, 스타트업, 학계 및 연구 기관과 협력하고 있습니다. 2025년 imec의 매출액은 12억 유로였습니다.
자세한 정보는 www.imec-int.com을 방문하십시오.