SK하이닉스가 지난 25일 서울 더플라자에서 열린 ‘국가전략기술 확인서 및 유공 표창 수여식’에서 미래기술연구원 김재범 부사장(R&D전략 담당)이 부총리 겸 과학기술정보통신부 장관 표창을 수훈했다고 밝혔다.
국가전략기술 유공 표창은 과학기술정보통신부가 국가 경제 안보와 미래 먹거리 확보에 필수적인 국가전략기술의 경쟁력 향상과 관련 산업 발전에 기여한 유공자에게 수여하는 정부 표창이다. 김 부사장은 플랫폼* 기반 R&D 체계를 확립해 SK하이닉스가 AI 반도체 분야에서 기술 리더십을 확보하는 데 기여하고, 산학협력을 강화해 반도체 인재 육성에 이바지한 공로를 인정받아 이번 표창을 수훈했다.
* 플랫폼(Platform): 특정 기술을 특정 세대에만 적용할 수 있도록 개발하는 것이 아니라, 후속 세대까지 적용할 수 있도록 한 기술적 틀
플랫폼 기반 기술 개발 모델 수립, 기술 격차로 이어진 중요한 변곡점
▲ 수여식 후 기념사진을 촬영 중인 SK하이닉스 김재범 부사장(R&D전략 담당)
김 부사장은 10nm급 1세대(1xnm Tech.) D램 기획 및 개발 관리 경험을 토대로 플랫폼 개발에 최적화된 기술 개발 모델을 기획/확립하고, 이를 후속 10nm급 2세대(1ynm)부터 적용해 기술 개발 속도를 앞당기는 데 기여했다. 특히 플랫폼 기반 기술 개발 모델은 10나노급 5세대(1bnm) D램 개발에도 큰 효과를 발휘해 첨단 EUV* 공정이 다수 도입된 신규 개발 플랫폼 개발 전략을 주도할 수 있었고, 이를 통해 업계 최고 수준의 생산성과 원가경쟁력을 확보할 수 있었다.
* EUV(Extreme Ultraviolet): 짧은 파장의 빛(극자외선)을 이용하는 리소그래피 기술. 웨이퍼에 회로 패턴을 새기는 장비에 사용
김 부사장이 기획한 플랫폼 기반 기술 개발 모델은 SK하이닉스가 D램뿐 아니라 NAND에서 세계 최고 수준의 기술 경쟁력을 확보하는 데에도 중요한 역할을 했다. 그는 D램 개발 과정에서 축적한 기술 개발 모델 기획 경험과 적용 노하우를 NAND 기술 개발 과정에도 도입했다. 96단 NAND에서 세계 최초로 CTF*와 PUC* 기술을 결합한 독자적인 4D NAND 플랫폼을 토대로 기술 개발 전략을 기획/주도했고, 이를 통해 128단 이후 4D NAND 기술 개발 기간을 단축하고 기술 경쟁력을 확보하는 데에도 힘을 보탰다.
* CTF(Charge Trap Flash): 도체에 전하를 저장하는 플로팅 게이트(Floating Gate)와 달리, 부도체에 전하를 저장하는 방식으로 셀 간 간섭을 제거해 읽기 및 쓰기 성능을 높인 기술
* PUC (Peri. Under Cell) : 주변부(Peri.) 회로를 셀 회로 하단부에 배치해 생산효율을 극대화하는 기술
플랫폼 기반 기술 개발 모델은 기술적 연속성을 여러 세대가 공유하는 만큼, 양산 단계에서 높은 수율을 확보하는 데도 유리하다. 이를 통해 SK하이닉스는 경쟁사 대비 한발 앞서 후속 제품을 시장에 내놓을 수 있었고, 이를 기반으로 서버 및 HBM* 시장에서 주도권을 가져올 수 있었다.
실제로 SK하이닉스는 최신 개발 플랫폼이 적용된 10nm급 4세대(1a) D램으로 2023년 1월 업계 최초로 서버용 메모리 DDR5 D램의 인텔 인증을 획득했고, 이는 서버 시장에서 SK하이닉스의 위상을 크게 높였다. 이후 동일한 플랫폼으로 10nm급 5세대(1b) D램 기술을 빠르게 확보해, 2024년 9월 세계 최초로 12단 적층 HBM3E를 양산하는 성과를 냈고, 이는 SK하이닉스가 HBM 시장에서 경쟁 우위를 굳혀 지금까지 압도적인 점유율을 유지할 수 있었던 결정적인 변곡점이 됐다.
* HBM(High Bandwidth Memory): 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 용량을 높이고 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품. HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E)-6세대(HBM4) 순으로 개발됨
변화하는 반도체 산업 환경에 효과적으로 대응하기 위해서는 소재 · 부품 · 장비 협력업체와 기술 로드맵을 공유하고 함께 성장해 나가는 노력도 필요하다. 이에 김 부사장은 국내외 장비 · 소재 업체와 상생 협력할 수 있는 TRA(Technology Roadmap Alignment) 활동을 기획하고 주도해 동반 성장의 기회를 제공하는 한편, 글로벌 장비 업체의 국내 거점 팹(Fab)을 유치하고 주요 국내 협력사와 공동으로 가상 팹(Virtual Fab)을 운영하는 등 전략적 협업 체계도 구축했다. 이를 통해 국내 반도체 생태계의 지속 성장을 유도하고, 적기에 필요한 소재 · 부품 · 장비를 공급받을 수 있는 개발 환경을 선제적으로 확보했다.
그리고, 한국반도체산업협회 주관 Pattern Wafer 지원 사업을 통해 필요한 Wafer가 제공되도록 지원하여, 국내 대학 및 반도체 소재/ 부품/ 장비 업체 경쟁력 강화와 선 순환적 생태계 구축에 기여하고 있다.
김 부사장은 국내 주요 대학과의 협업을 통해 반도체 원천 기술 확보와 인재 양성을 위한 노력을 하며, 우리나라 반도체 산업의 기초 체력을 다지는 데도 이바지했다. 2024년부터 시작된 학계 전문가들을 하나의 네트워크로 연결하는 ‘기획형 클러스터 협력 체계’를 더욱 발전시켜, 기술 난제 해결에 학계 전문가의 집단지성이 활용될 수 있도록 협력 관계를 공고히 했다. 아울러, 이 과정에 학생들을 참여시킴으로써 문제 해결 능력과 현장 적응력을 키우는 등 미래 인재들의 실무 역량 향상에도 도움을 주고 있다.
이와 함께 정부와 민간이 공동투자하는 형태로 운영 중인 ‘민관 공동투자 반도체 고급 인력 양성사업(K-CHIPS 사업)’에 투자기업으로 참여해 반도체 원천기술 개발과 인력 풀 확대를 위해 노력 중이며, 다수의 범정부 차원의 반도체 인력 양성 사업과 소재 · 부품 · 장비 개발 정부 지원 과제에도 수요 기업으로 참여 중이다.
“구성원과 함께 얻은 성과…기술 격차 유지가 목표”
김 부사장은 “아무리 경쟁력 있는 플랫폼을 기획하고 세밀하게 목표를 관리해도 실제로 기술 개발 목표가 달성돼야 가치가 생긴다”며 “플랫폼 기반 R&D 체계 역시 모든 구성원이 목표에 대해 이해하고 오랜 시간에 걸쳐 차곡차곡 쌓아 올린 기술적인 역량 덕분에 만들어질 수 있었다”고 짚었다. 이어 “그런 의미에서 이번 수훈은 자신의 자리에서 묵묵히 필요한 역할을 해준 미래기술연구원 소속 모든 구성원이 같이 받은 것”이라며 “앞으로도 구성원들과 함께 더 정진하겠다”는 소감을 전했다.
기술 기획과 관리 활동에는 어려움도 많았지만, 이를 극복할 수 있었던 건 명확한 목표 설정과 구성원들과 함께 공유한 ‘절실함’이었다. 그는 “하나의 개발 플랫폼을 최소한 3세대 이상은 사용하는 것이 내부적인 목표였다”며 “그러려면 동일한 플랫폼을 공유하는 첫 세대 제품의 개발 완성도가 높아야 한다고 생각했고, R&D 전략을 담당하는 구성원과 함께 경쟁력 있는 플랫폼 전략을 기획하고 이를 실현하기 위한 관리 활동에 모두가 절실하게 매달린 것이 좋은 성과로 이어진 것 같다”고 돌아봤다.
연구개발 과정에서 가장 중요한 요소로는 ‘협업’을 꼽았다. 그는 “적기에 필요한 기술을 확보하기 위해서는 구성원 모두가 어떤 협업 체계 속에서 무엇을 해야 하는지 정확하게 파악하고 제 역할을 해주어야 한다”며 “이를 위해선 원팀(One Team)으로서 모든 과정을 공유하고 끊임없이 소통하는 것이 매우 중요하다”고 강조했다.
그러면서 “기술 난도가 계속 높아지는 상황에서 앞으로의 플랫폼을 준비하려면, 더 먼 미래에 대해 고민할 수 있어야 하고 협력사와 난도 높은 공정을 함께 개발할 수 있어야 한다”며 “그렇게 하려면 우리가 잘하는 것도 중요하지만 생태계 전반의 기술 경쟁력을 높여 기반을 닦는 과정도 필요한데, 이것이 협력사의 동반 성장과 체계적인 산학 협력 관계를 구축하는 데 많은 노력을 기울이고 있는 이유”라고 설명했다.
마지막으로 김 부사장은 “반도체 공정은 계속 복잡해지고 어려워지고 있으며, 미세화 한계에 가까워질수록 기존의 틀을 깨는 새로운 시도가 필요해질 것”이라며 “R&D 생산성을 높이기 위해 AI 활용도를 더 높이고 선행 단계부터 효과적인 R&D 활동이 가능한 ‘AI-based R&D 체계’를 고안해, 앞으로도 기술 격차를 계속 유지해 가는 데 보탬이 되고 싶다”고 말했다.
