2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (I)

제조/패키징

2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (I)

게재:2011년12월28일

Peter Clarke, Nicolas Mokhoff, Rick Merritt
EE Times

다음은 앞으로 커다란 변화를 가져올 것으로 생각돼 EE Times의 에디터들이 2012년에 예의주시하고자 하는 기술들 20 가지의 목록이다.

기술변화의 속도를 고려할 때 이러한 목록을 20 가지로 제한한다는 것은 사실 무리가 있지만, 여러 면에서 우리가 선택한 주제에는 다른 많은 기술들이 포함되어 있다. 기술은 진공 속에 존재하는 것이 아니다. 각각의 기술의 배경이 되는 아이디어들은 개념적으로, 그리고 때로는 물리적으로 상호 연결되어 있다. 엔지니어, 소비자, 회사, 이벤트 및 시장 동향을 통해서 말이다.

그 중요성은 때로는 잘 만들어진 구절이 임의의 기술 섹터의 본질을 잡아내듯이 간단한 것일 수도 있다. 시스템온칩(SoC)이라는 표현이 십 년 전에 ASIC(application-specific integrated circuits)를 대체했던 식으로 말이다. 예를 들어, 오늘날의 “사물 인터넷(IOT: Internet of Things)”은 M2M(machine-to-machine) 통신과 같은가 혹은 다른가? 어떠한 전문용어를 선택하든 그 열쇠는 그 기술이 제품의 성공과 시장 성장을 가져올 수 있느냐에 있다.

주제와 함께 사용된 사진들은 반드시 2011년도의 새로운 사진들이라기보다는 어째서 우리가 이 기술들이 미래의 번영을 가져올 것이라 생각하는지를 보여주는 과거의 예제들이다.

번영과 관련하여, 자연재해와 경제위기로 점철된 올 한 해로부터 우리가 배운 것이 한 가지 있다면 그것은 전자 및 반도체 분야 내에는 전반적인 시장 성장이 제한적인 경우조차도 급속한 성장을 이룩할 수 있는 분야가 항상 존재한다는 사실이다. 그리고 이러한 고성장 분야들을 가능케 해주는 것은 다음과 같은 핫 테크놀로지들이다.

1. 미세전자기계 시스템(MEMS)

MEMSIC의 구동 부분 없는 MEMS 가속도계는 히터를 이용하여 중앙의 공기 기둥의 온도를 높인다. 그러면 가장자리 주변의 열전쌍들이 가속 상태를 온도의 변화로써 나타낸다.

MEMS는 사실 6~7 개의 부차적 영역들로 이루어져 있으며, 이 가운데 다수에는 성장률이 높은 제품들이 포진하고 있다.

여기에 포함되는 것은 압력 및 습도 센서와 같은 환경 센서들과 실리콘 마이크로폰, 가속도계와 자이로스코프를 포함하는 관성 센서, 잉크젯 및 미세유체공학, 마이크로미러 디바이스와 디스플레이를 포함하는 마이크로액츄에이터, RF MEMS, 미세광전기계 시스템(MOEMS), 생물전자공학 탐침 및 기판과 같은 것들이다.

2. 무선센서 네트워크

미시건 대학에서 2010년에 개발한 무선 센서 시스템은 다중 스택 다이를 사용하며, 에너지원으로서 최상층에 태양전지를 갖추고 있다.

센서와 마이크로컨트롤러, 에너지원과 무선 트랜시버의 조합인 무선센서 네트워크는 몇몇 어플리케이션들을 변모시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다.

3. 사물 인터넷 (IOT)

사물 인터넷에 대한 NXP의 비전은 전구로부터 시작된다.

수조 개의 사물들이 IP 주소를 갖고서 수십억의 사람들에게 서비스를 제공하게 된다면 전세계 사람들의 생활방식은 영원히 달라지고 말 것이다.

4. 플라스틱 전자장치

전자장치용의 유기 소재는 저렴하고 생분해가 가능한 회로를 구현할 수 있는 가능성을 갖고 있다. 유감스럽게도 현재로선 성능도 낮은 편이지만, RFID와 NFC 분야에서 그 가능성이 시도되고 있다.

5. NFC

근거리 무선통신(NFC)은 많은 휴대폰 분야에서 제공되기 시작했으며, 2012년은 휴대폰이 전자지갑으로서 이용되기 시작하는 해가 될 지도 모른다. 건물 출입, 교통수단 티케팅과 같이 보다 광범위한 어플리케이션들 덕분에 NFC는 이미 인기 주제가 되고 있다.

6. 인쇄전자 기술

인쇄전자는 플라스틱 전자 장치와 매우 가까운 기술로서, 릴투릴(reel-to-reel)이나 잉크젯 인쇄를 통해 저렴한 비용을 달성할 수 있다는 면에서는 특히 그렇다. 지능형 식료품 패키징이 냉장고와 정보를 교류하여 냉장고 안에 채울 물건들을 주문하게 한다고 상상해 보라. 그것도 우리가 신경 쓸 필요도 없이 말이다.

7. 에너지 포집 기술

매크로, 마이크로 및 나노 스케일에서의 에너지 포집을 위한 많은 접근 방법들이 있다. 그러나 우리는 일부 마이크로일렉트로닉스 시스템들이 충분히 낮은 전력(요구 전류가 밀리암페어가 아니라 마이크로암페어 단위인)을 소모하여 에너지 수집(scavenging) 방법으로도 자율동작이 가능할 정도의 수준에 이르고 있다. 설령 시스템이 전력을 완전히 자체조달 하지 못한다 해도 에너지를 “낭비”해서는 안되지 않을까?

물론 에너지는 결코 사라지는 것이 아니라 단지 한 가지 형태로부터 다른 형태로 변화할 뿐이다. 하지만 배터리의 소모를 최소화하고 배터리를 교체하거나 재충전하기까지의 시간을 늘려야 한다는 점은 여전히 타당하다.

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2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (II)

메모리/스토리지

2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (II)

게재:2011년12월29일

Peter Clarke, Nicolas Mokhoff, Rick Merritt
EE Times

8. 그래핀

금 전극(노란색), 이산화 규소(투명), 실리콘 기판(검은색) 및 그래핀(적색)을 보여주는 그래핀 트랜지스터 그림. 확대 부분은 그래핀 격자의 공백부 결함(청색)을 보여준다.
출처: University of Maryland.

그래핀(grapheme)은 육각형 판 모양으로 구성된 단일 층 형태의 탄소원자들로서, 강도와 전도성이 가장 강한 소재라고 한다. 이 소재는 전도성 잉크에 사용되고 있을 뿐만 아니라 CMOS 실리콘 기반 이상의 공정들에서 전자 이동성이 높은 층들의 생성용으로도 고려되고 있다.

9. 차세대 비휘발성 메모리

IBM의 상변이 메모리 칩은 읽기 및 쓰기 속도가 플래시보다 백 배나 빠르며, 최소한 1,000만 회의 기록 사이클을 견뎌낼 수 있다.

일부 전문가들에 따르면, 차세대 비휘발성 메모리는 수직형 NAND 플래시가 될 가능성이 높다고 한다. 그러나 이것이 경제적이지 못한 것으로 판명된다 해도 MRAM(magnetic RAM)과 상변이 메모리가 일부에서 연구되고 있으며, 저항 메모리(ReRAM 혹은 RRAM)도 많은 연구가 이루어지고 있다. 이들 모두는 장단점이 다르기 때문에 이론적인 스위트 스팟이나 잠재적인 어플리케이션 면에서 아직은 뚜렷한 승자가 나오지 않은 상태다.

때때로 멤리스터(memristor)라는 용어가 사용되고 있지만, 이 용어는 사실은 메모리 효과를 갖는 2단자 가변 저항 디바이스라면 어느 것에나 적용된다. 예를 들어, 강유전성 폴리머 메모리도 멤리스터형의 메모리이다.

2012년에는 이 분야에 대해 많은 연구, 개발 및 논쟁이 따를 전망이다.

10. 프로세서

마이크로프로세서는 오래 전부터 IC 기술 분야의 첨봉 가운데 하나였다. 하지만 프로세서도 분열증적인 ‘중년의 위기’를 겪고 있다. 멀티코어로부터 매니코어로 가야만 한다는 점은 분명하지만, 단순히 프로세싱 엘리먼트들의 스케일을 올리는 것만으로는 충분치 못하다. 그 개발 사항 가운데는 OpenCL과 같은 프로그래밍 언어와 환경, 그리고 ARM사의 “빅-리틀” 쌍 프로세서 접근 방법의 일반화가 포함된다.

Intel과 ARM 간의 저전력 싸움은 이제 지난 20년간 계속되어 오던 Intel과 AMD 간의 성능 싸움을 대신하고 있으며, 2012년에는 보다 치열한 공방전이 이루어질 것으로 전망된다.

11. 그래픽과 GPGPU

GPGPU는 분자 모델링 속도를 가속시켜 준다.

어떤 제품의 그래픽 및 일반적인 사용자 인터페이스(UI) 성능을 기반으로 하는 외양과 느낌은 그 제품의 성공을 결정짓는 데 있어서 메인 마이크로프로세서의 순수한 성능보다 더 중요할 때가 많다.

그래픽 코어는 단지 2D 및 3D 그래픽을 렌더링 하는 것 이상의 일을 할 수 있다. 범용 그래픽 프로세서 유닛(GPGPU)에 대한 소개를 찾아보라, 아마도 벤더의 GPU 상에서 실행될 것임을 보장해 주는 루틴들의 라이브러리와 함께 제공될 것이다. GPGPU에서 사용되는 그래픽 렌더링을 위해 고안된 병렬 프로세싱 언어들도 살펴 보라.

12. EUV

IMEC의 EVU 리쏘그래피 스캐너

우리는 EUV 및 다른 형태의 리쏘그래피(멀티빔, e빔 및 임프린트 리쏘그래피를 포함하는)를 계속 주목할 것이다. 축소화가 계속되기 위해서는 이머젼 광 리쏘그래피를 넘어서는 혁신이 필요하다.

13. 태양 에너지 변환 기술

IMEC에서 개발한 동판 실리콘 태양전지

태양 에너지의 변환을 위한 반도체 접근 방법에는 다양한 유형의 실리콘, 화합물 및 유기 반도체그리고 이들의 스택 배열을 비롯한 여러 가지 다른 방법들이 있다. 각 접근 방법마다 관련된 비용, 효율성 및 폼팩터는 다르다. 기술적 진전이 계속됨에 따라 사업 전망도 변화하고 있으며, 동시에 상업적 보조금도 지원되다가 끊겼다 하고 있다.

14. 유휴 주파수 라디오

Neul에서는 FCC 인증 가능한 유휴 주파수 네트워크를 박스 형태로 제공하고 있다.

유휴 주파수 라디오(white space radio)는 TV 및 라디오의 디지털 방송 주변에 남는 유휴 스펙트럼을 이용하는 것이다. 이것은 M2M(machine-to-machine) 통신을 위한 잠재적인 플랫폼으로 제안되고 있다.

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2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (III)

제조/패키징

2012년에 예의주시해야 할 20 가지 기술은? (III)

게재:2011년12월30일

Peter Clarke, Nicolas Mokhoff, Rick Merritt
EE Times

15. LTE

오늘날 열성이 지나친 마케팅 분야 사람들은 빠른 무선 네트워크라면 모두 “4G”라고 광고하기도 한다. 하지만 실제로는 LTE(Long Term Evolution) 표준만이 진정한 4G로서, 이것은 파괴적인 영향력을 미칠 것으로 전망되고 있다.

LTE는 최대의 데이터 전송속도에 관심을 갖고 있는 새로운 세대의 베이스밴드 칩, 스마트폰 및 임베디드 제품들 전체를 견인하게 될 것이다. LTE는 이미 퀄컴과 엔비디아의 차별화 요소가 되고 있다. 이들은 LTE를 자신들의 2012년도 어플리케이션 프로세서들에 내장시킬 예정이다. 칩 및 IP 벤더들은 이미 이를 어떻게 실리콘으로 구현할 것인지를 놓고 경쟁을 벌이고 있다. 휴대폰 제조업체들은 아직도 LTE 관련 행보의 초기 단계에 있다.

LTE 관련 주요 어플리케이션이 새로 등장할 가능성은 별로 없다. 하지만 통신 사업자들은 이 대역을 사용하여 자신들의 모바일 데이터 네트워크의 정체현상(아이폰 및 안드로이드 스마트폰의 급속한 증가로 인한)을 완화할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 캐리어 네트워크의 백엔드에서 LTE는 완전 IP 네트워크를 향한 커다란 발걸음이다. 이는 통신 사업자들이 핸드폰에서 코어 라우터 및 스위치에 이르는 모든 것들이 디지털 패킷을 전송하게 되는 날에 가까워지고 있음을 뜻한다. 지난 1 세기 동안 전화 서비스를 제공해온 아날로그 회로 스위치여, 이젠 안녕!

16. 40/100 Gbps 이더넷

이제 10G 네트워킹이 마침내 서버 마더보드에까지 사용되고 있으므로 유선 인터넷 분야의 다음 번 대박 아이템은 40/100G 이더넷이다. 통신 사업자 및 데이터 센터들은 자신들의 코어 백본 네트워크를 확장시켜 줄 기술을 애타게 요구해왔다.

아직까지는 그 비용이 높은 편인데, 그 이유 가운데 일부는 아직도 많은 전력과 보드 공간이 요구되기 때문이다. 하지만 이 기술은 비용 및 공간에 대한 요구를 보다 낮추기 위해 광학 및 신호 기술들의 혁신을 이끌고 있으며, 이러한 혁신들은 시간이 지남에 따라 업계 전반에 파급될 것이다.

한편, 무엇이 중요한 다음 단계인가에 대한 업계의 논쟁이 치열하게 오가고 있다. 엔지니어들은 물리적 한계와 합리적으로 상용화 할 수 있는 선에 다가서고 있다고 생각한다. 이들의 견해는 향후 수년 동안에 400G 표준이 어떻게든 실현될 수 있겠지만, 그러기 위해서는 기저가 되는 SerDes(Serializer/Deserializer) 기술이 한 단계 더 발전해야 하리라는 것이다. 그 외에는 어떤 것이 가능한지 혹은 언제 가능할지에 대해서는 아무도 모른다.

17. 안드로이드의 모바일 OS

이 작은 녹색 로봇이 NFC 말고 제공해야 할 다음 번 기능은 무엇일까? 증강현실? 제스처 인식 인터페이스? 아니면 HTML5 등에 대한 지원 기능일까?

18. AMOLED

삼성의 40인치 OLED TV

능동 매트릭스 유기발광 다이오드(AMOLED) 기술은 한동안 디스플레이의 주류 자리를 위협해왔다. 이 기술이 55인치 TV와 같은 대화면 디스플레이에서도 먹혀들 수 있을까? 소형 화면들은 이미 AMOLED를 사용하고 있다. AMOLED가 아이패드나 아이폰에 채택되는 것은 언제가 될까? 아니면 MEMS 기반의 디스플레이나 피코프로젝터에게 추월 당하고 말까?

19. 스마트 그리드 기술

스마트 그리드 기술에는 스마트 전력관리 및 아키텍처 시스템 부품들이 포함된다.

전세계의 공공 전력사업들이 다음 번 대규모 시장으로서, 아날로그 방식의 독립형 시스템으로부터 디지털 방식의 네트워크화된 기술로 나아갈 것이다. 스마트 미터기의 무선 부품들로부터 변압기 및 변전소의 거대한 전력 전자장치 그리고 광대한 태양발전 및 풍력발전 단지와 여기에 함께 세워질 에너지 저장 시스템에 이르기까지 도처에 엄청난 기회가 기다리고 있다.

하지만 이러한 기회들은 서서히 모습을 드러내게 될 것이다. 공공사업들은 법규의 제약을 받으므로 본질적으로 움직임이 느릴 수 밖에 없다. 세계적인 교토 협약 수준의 정책들이 이러한 움직임의 속도와 방향에 영향을 미칠 것이다. 그리고 아직은 미지의 수많은 시장 요소들이 도사리고 있다. 예컨대 자신들의 냉장고나 드라이기의 에너지 사용량을 정말로 모니터링 하고 싶은 소비자들이 과연 얼마나 될 것인가 하는 것이 그런 것들이다.

Cisco Systems사와 같이 미래지향적인 벤더들이나 공공 사업자들은 이제 관련 사업부와 계획을 마련하고 있다. 지난 2 년간 몇몇 매우 기본적인 체계 표준들의 일차 초안이 마련되었다. 그러나 상용 IT 기술들을 안전성을 보장하면서 전력망의 보다 자동화된 동작(기존 연료에 대한 의존성이 점점 더 줄어드는)을 위한 길을 열 수 있는 방식으로 전력망에 접목시키기 위해서는 많은 기술적 작업이 또한 선행되어야 한다.

20. 3D IC

우리는 이미 확립되어 있는 반도체 공정 흐름 내에서 3D IC의 개발 및 통합을 얘기하고 있다. 그러나 TSV(through-silicon vias)와 웨이퍼 본딩의 사용은 제조 분야를 변모시키기 시작하고 있으며, 이로 인해 열리고 있는 새로운 기회는 일련의 새로운 승자와 패자들을 만들어내고 있다.

본 기사는 에 있는 전자 엔지니어 기사에서 인쇄한 것입니다:
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