일본의 국가적 칩 스타트업 Rapidus: 2nm 양산을 향한 질주와 AI 설계 혁신

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Rapidus는 2022년 소니, 도요타 등 일본 주요 기업과 정부의 전폭적인 지원으로 설립되었으며, 기존의 기술 격차를 단번에 뛰어넘어 2nm 공정으로 직행하는 전략을 취했다.

2025년 7월에는 차세대 반도체 구조인 GAA(Gate-All-Around) 트랜지스터의 프로토타입 제작에 성공하며 2027년 양산 목표를 위한 기술적 이정표를 달성했다.

IBM으로부터 2nm 테스트 칩 기술을 이전받아 연구 개발의 기초를 마련했으며, 홋카이도 치토세에 건설 중인 IIM-1 팹을 통해 대량 생산 체제를 구축하고 있다.

자체 개발한 AI 설계 솔루션 Raads(Rapidus AI-Assisted Design Solution)는 LLM을 활용해 설계자의 오류 수정을 돕고 레이아웃 구성을 자동화하여 전체 공정 효율을 극대화한다.

Raads 시스템은 2026년까지 Navigator, Optimizer 등 세부 도구를 순차적으로 출시하여 설계 시간을 절반으로 줄이고 제조 비용을 30% 감축하는 것을 목표로 한다.

게이트 올 어라운드(GAA): — 전류가 흐르는 채널 4면을 게이트가 감싸는 차세대 트랜지스터 구조이다. 기존 FinFET 구조보다 세밀한 전류 제어가 가능하여 3nm 이하 미세 공정의 전력 효율과 성능을 극대화하는 핵심 기술이다.
성능 전력 면적(PPA): — 반도체 설계의 3대 핵심 지표인 성능(Performance), 전력 소모(Power), 칩 면적(Area)을 의미한다. 칩의 경쟁력을 결정짓는 가장 중요한 수치로, AI 설계 도구는 이 세 지표의 최적 조합을 찾는 데 활용된다.
파운드리(Foundry): — 반도체 설계 업체로부터 설계도를 받아 실제 칩을 위탁 생산하는 전문 제조 기업이다. 대규모 설비 투자가 필요하며, Rapidus는 일본의 첨단 파운드리 시장 재진입을 목표로 설립되었다.
고대역폭 메모리(HBM): — 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 데이터 전송 속도를 획기적으로 높인 메모리 기술이다. AI 연산에 필요한 방대한 데이터를 빠르게 처리하기 위해 GPU와 함께 필수적으로 사용되는 고성능 하드웨어다.
레지스터 전송 레벨(RTL): — 디지털 회로의 동작을 레지스터 간의 데이터 흐름으로 기술하는 설계 단계이다. 하드웨어 기술 언어(HDL)를 통해 작성되며, AI 도구가 이 단계의 설계를 자동화하거나 최적화하여 개발 기간을 단축한다.