해피레포트 - [그린IT가 미래다]45나노 반도체 공정 `저전력화` 실현

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[그린IT가 미래다]45나노 반도체 공정 `저전력화` 실현

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‘열받지 마세요.’ 폭주하는 업무 속에서도 머리는 차가운 냉정을 유지해야 하는 직장인처럼 PC와 디지털 기기의 두뇌 격인 CPU 역시 열에 강해야 한다. 인텔은 성능은 높이면서도 전력 소모와 열 방출을 줄인 프로세서 개발에 기술력을 집중한다. 세계 모든 사무실과 가정에 켜져 있는 PC와 데이터센터의 서버에 쓰이는 전력 자체를 줄인다는 야심이다. 자연히 전력 생산을 위한 화석 연료 사용도 줄어들고 온실가스도 감축할 수 있다. 프로세서에서 나오는 열을 식히는 쿨러 등에 들어가는 막대한 에너지도 줄여간다는 계획이다. 인텔의 노력은 전력 소모를 줄이기 위한 더욱 효율적인 회로 설계와 신소재 개발로 압축된다. 팻 겔싱어 인텔 부사장은 “IT 산업의 경쟁이 기존의 성능 경쟁에서 이제는 에너지 효율 경쟁으로 전환되고 있다”고 말했다. ◇반도체 기술이 에너지 효율의 열쇠=각종 전자 제품이나 PC·전산실·인터넷데이터센터(IDC)·발전소 등 각각의 산업 영역에서 에너지 효율을 높이기 위한 노력이 활발하다. 그중 반도체 부문의 기술 발전이 에너지 효율을 높이는 가장 기초적이면서도 핵심적인 역할을 하고 있다. PC가 일반인에게 보급된 이래 지난 25년간 서버와 데스크톱PC, 노트북PC 및 휴대형 디지털기기의 성능은 비약적으로 발전했다. 이는 발생하는 데이터의 기하급수적 증가와 궤를 같이한다. 데이터 양의 급속한 증가는 최상급 애플리케이션을 탄생시켰고 이를 구동할 수 있는 컴퓨팅 수요를 낳았으며, 결과적으로 컴퓨팅에 소요되는 전력량 증가를 불러왔다. 그렇다고 무한정 전력량을 늘릴 수는 없는 일. 효율적 전력 사용이 가능하도록 시스템을 디자인하는 것이 전력 소모량을 크게 늘리지 않으면서 최상급 애플리케이션을 지원하기 위한 열쇠가 된다. ◇저전력 설계에 집중=인텔은 전력 소모가 적은 반도체를 설계함으로써 그 열쇠를 제공하는 업체라고 자부한다. 코어 마이크로아키텍처 기반의 데스크톱PC나 노트북PC, 메인스트림 서버 프로세서는 역사상 가장 전력 효율성이 높은 제품인 동시에 가장 강력한 성능을 제공한다. 이를 기반으로 하드드라이브, 전력공급장치, 그래픽카드, 팬 등의 일반적인 플랫폼 부품에서 친환경 노력이 진행된다. 인텔은 45나노미터(㎚) 수준으로 줄어든 반도체 공정 기술을 주도하며 저전력화를 실현해가고 있다. 배선 폭이 45나노로 줄어들면 1과 0의 신호를 처리하는 스위치 역할을 하는 트랜지스터의 크기가 줄어들어 스위치를 켜고 끄는 데 드는 에너지를 30% 이상 줄일 수 있다. 인텔이 최근 선보인 모바일 펜린 프로세서에는 ‘딥파워 다운’ 기술이라는 새로운 전력 관리 모드를 탑재했다. 프로세서가 작동하지 않는 동안 전력 소모를 현저하게 감소시켜 트랜지스터 내부 전류 유출량 문제를 해결하며 노트북PC의 배터리 수명 연장에도 도움이 된다. ◇신소재로 ‘그린 반도체’ 앞당긴다=회로 선폭이 줄어들면서 생기는 전력 누설 문제는 신소재 개발로 해결했다. 인텔의 45나노 공정에는 전류가 흐르는 채널과 트랜지스터를 분리시켜 주는 게이트 절연체로 새로운 하이-k 및 메탈 게이트 물질이 사용됐다. 기존 실리콘 다이옥사이드 대신 하프늄 기반 물질을 적용, 전력 노출을 크게 줄였다. 인텔의 창업자이자 ‘무어의 법칙’으로 유명한 고든 무어는 “하이-k와 메탈 소재 적용은 1960년대 폴리실리콘 게이트 MOS 트랜지스터의 등장 이후 가장 괄목할 일”이라고 말했다. 인텔의 45나노 하이-k 메탈 게이트 트랜지스터 기술은 ‘디지털 유목민’의 생활을 가능하게 하는 원동력이기도 하다. 반도체의 전력 효율을 높여 배터리 사용 시간을 늘리는 것은 모바일 디지털 기기의 핵심 기술. 인텔이 최근 발표한 ‘모바일 인터넷 디바이스’(MID)를 위한 ‘아톰’ 프로세서는 말 그대로 ‘주머니 속의 인터넷’을 가능하게 하는 플랫폼이다. 모바일 기기로 인터넷과 동영상을 즐기고 정보를 이용하고, 업무를 처리하며, 내비게이션을 사용하는 것이 인텔의 프로세서 전력 관리 기술을 통해 가능해졌다. 인텔이 최근 삼성전자·TSMC와 450㎜ 웨이퍼라인으로의 전환을 선언한 것에도 그린IT에 대한 의지를 표현한 것. 200㎜에서 300㎜ 웨이퍼로 전환하면서 개별 칩당 물 사용량과 온난화 가스 방출량이 줄어든 것처럼 웨이퍼를 450㎜로 전환해 이 같은 감축효과를 한 단계 끌어올린다는 포석이다. ◆인텔 친환경 사례 인텔은 데스크톱과 서버 등에 쓰이는 CPU 성능을 지속적으로 개선하는 작업을 거쳐 그린IT를 실천한다.

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