- 12년간 출원 비중·증가율 모두 1위… 미국·일본 제치고 기술 선점
- 삼성전자·SK하이닉스, 글로벌 상위권 포진하며 AI 메모리 경쟁력 부각
차세대 인공지능(AI) 메모리 핵심 기술로 꼽히는 강유전체 소자 분야에서 한국이 특허 출원량과 성장 속도 모두 세계 1위를 차지한 것으로 나타났다. 지식재산처는 최근 12년간 주요국 특허 출원 동향을 분석한 결과, 한국이 해당 기술 분야에서 글로벌 경쟁을 주도하고 있다고 밝혔다.
지식재산처가 2012년부터 2023년까지 한국·미국·중국·유럽연합(EU)·일본 등 선진 5개 지식재산청(IP5)에 출원된 강유전체 소자 관련 특허를 분석한 결과, 한국의 출원 비중은 전체의 43.1%에 해당하는 395건으로 가장 많았다. 미국은 28.4%(260건), 일본은 18.5%(170건)로 뒤를 이었으며, 중국과 유럽연합은 각각 4.6%(42건), 4.1%(38건)에 그쳤다.
출원 증가 속도에서도 한국이 두드러졌다. 같은 기간 한국의 연평균 출원 증가율은 18.7%로 조사 대상국 가운데 가장 높았다. 중국은 14.7%, 미국은 12.5%의 증가율을 기록한 반면, 유럽연합은 5.8%로 상대적으로 낮았고 일본은 출원 감소세를 보였다.
강유전체는 외부 전기장을 가하지 않아도 전기 분극 상태를 유지할 수 있는 물질로, 비휘발성 특성과 빠른 전하 응답 속도를 동시에 구현할 수 있다는 특징을 지닌다. 이 특성을 활용한 강유전체 소자는 기존 반도체 제조 공정을 그대로 활용할 수 있어 신규 설비 투자 부담이 적고, 나노미터 수준의 박막에서도 성능을 유지할 수 있어 고집적화에 유리하다.
특히 하프니아(HfO₂) 기반 강유전체 재료는 기존 반도체 공정과의 호환성이 높아 상용화 가능성이 크다는 점에서 주목받고 있다. 이러한 특성으로 강유전체 소자는 고성능·저전력 AI 칩 구현을 위한 차세대 메모리 핵심 기술로 평가받고 있다.
관련 시장도 성장세를 보이고 있다. 글로벌 3D 낸드플래시 메모리 시장은 2024년 218억 달러에서 연평균 21.8% 성장해 2034년에는 1,494억 달러 규모에 이를 것으로 전망된다. 강유전체 메모리(FeRAM) 시장 역시 2021년 이후 연평균 3.8% 성장해 2028년에는 3억8천만 달러 규모를 형성할 것으로 예상된다.
주요 출원인 분석에서도 한국 기업의 존재감이 두드러졌다. 삼성전자는 전체 출원의 27.8%에 해당하는 255건으로 가장 많은 특허를 출원했으며, 미국 인텔이 193건으로 뒤를 이었다. SK하이닉스는 123건으로 3위를 차지했고, 대만 TSMC와 NANYA가 그 다음 순위를 기록했다.
최근 3년(2021~2023년) 기준으로는 삼성전자와 SK하이닉스가 각각 139건과 86건의 특허를 출원하며 1위와 2위에 올라, AI 메모리용 강유전체 소자 연구개발에서 한국 기업의 주도적 위치가 더욱 뚜렷해졌다.
지식재산처는 강유전체 소자 기술이 성숙 단계에 접어들면서 상용화를 염두에 둔 특허 확보 경쟁이 한층 치열해지고 있다고 보고 있다. 이에 따라 정부는 관계 부처와 협력해 특허 분석 결과를 산업계와 공유하고, 국내 기업의 차세대 AI 메모리 기술 경쟁력 강화를 지원한다는 방침이다.
