한국이 차세대 인공지능(AI) 메모리 기술로 꼽히는 ‘강유전체 소자’ 특허 출원량에서 세계 1위를 차지한 것으로 나타났다. 출원 규모뿐 아니라 증가 속도에서도 선두를 유지하면서, 국내 메모리 반도체 산업이 차세대 저장 기술 주도권을 선점했다는 평가다.
지식재산처는 2012년부터 2023년까지 한국·미국·중국·유럽연합(EU)·일본 등 선진 5개 지식재산기관(IP5)에 출원된 강유전체 소자 분야 특허를 분석한 결과, 한국의 출원 비중이 43.1%(395건)로 가장 높았다고 밝혔다. 연평균 증가율 역시 18.7%로 1위를 기록했다. 이어 미국이 28.4%, 일본 18.5%, 중국 4.6%, 유럽연합(EU) 4.1% 순으로 나타났다.
강유전체의 가장 큰 특징은 외부 전기장이 없어도 내부 분극 상태를 유지할 수 있다는 점이다. 분극은 물질 내부의 전하가 한쪽으로 치우치며 극성을 띠는 상태를 의미한다. 이 때문에 강유전체는 차세대 저장용 소자로 연구, 개발되고 있다. 최근 반도체 업계에서는 AI 확산으로 데이터 처리와 저장 기술의 중요성이 커지면서 산화하프늄(HfO₂)을 주성분으로 하는 ‘하프니아 기반 강유전체’ 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존 반도체 공정과의 호환성이 높고, 나노미터 수준에서도 강유전체 특성이 유지돼 고집적 AI 칩에 적합하다는 점에서 주목받는 상황이다.
특히 강유전체 소자는 현재 메모리 기술의 양대 축인 D램과 낸드플래시의 한계를 보완할 기술로도 주목받는다. 디램보다 전력 소모율이 낮고, 낸드플래시보다 저전압에서 빠른 처리 속도를 구현할 수 있어 AI 데이터센터, 자율주행차, 뉴로모픽 컴퓨팅 등 다양한 분야로의 활용 가능성이 크다. 실제 독일 반도체 기업 인피니언은 지난해 강유전체메모리(FeRAM)가 포함된 우주·방사선 내성 램 제품 라인업을 공개했다.
주요 출원인 분석에서도 한국 기업의 존재감은 두드러졌다. 삼성전자가 전체의 27.8%(255건)로 1위를 차지했고 인텔, SK하이닉스, TSMC가 뒤를 이었다. 특히 최근 3년 기준으로는 삼성전자와 SK하이닉스가 나란히 1·2위를 기록했다. 삼성전자는 낸드플래시 전력 소모를 최대 96% 줄일 수 있는 강유전체 트랜지스터(FeFET) 기술을 지난해 12월 국제 학술지 ‘네이처’에 발표하며 기술력을 입증했다.
지식재산처 관계자는 “강유전체 소자 기술의 성숙도가 높아질수록 상용화 주도권을 둘러싼 특허 경쟁이 한층 치열해질 것”이라며 “정부 유관기관과 협력해 특허 분석 결과를 산업계와 공유하고, 국내 기업이 차세대 AI 메모리 기술을 선도할 수 있도록 지원을 강화할 방침”이라고 말했다.
최영총 기자 youngchoi@hankyung.com
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