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궁금한이야기들

반도체에서 나노공정이란건 무엇일까 ?

by 상쾌한 삼겹살 2023. 6. 14.
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최신형  갤럭시 핸드폰의 스펙을 비교를 하다보면

"TSMC에서 파운드리로 제조된 스냅드레곤 젠4칩 이 4나노 공정으로 만들어 졌다,"는

비교글을 본적이 있으실겁니다.

단순히 공정의 수가 높으면 당연히 제조가 어렵고 그래서 더 좋은 성능일꺼라고만 막연히 생각했는데

그 나노공정이란게 무엇인지에 대해 알아보겠습니다.

 

반도체
반도체

 

▷나노공정이란 반도체 소자를 제조하기 위해 사용되는 공정 기술입니다.

이 공정은 반도체 소자의 크기와 구조를 제어하여 더 작고 빠른 소자를 만들 수 있게 합니다. 나노공정은 나노미터(1 나노미터는 10억분의 1 미터) 단위의 크기로 소자를 제조하는 기술입니다.

나노공정은 반도체 소자의 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 작은 크기의 소자는 전자의 이동 거리를 줄여 전기 신호의 전달 속도를 높이고, 더 많은 소자를 한 칩에 집적할 수 있도록 합니다. 이러한 소자의 작은 크기와 집적 밀도 증가는 전력 소모량을 줄이고, 성능과 기능을 향상시킬 수 있는 여러 가지 혁신적인 기술을 가능하게 합니다.

나노공정은 일반적으로 노광, 증착, 이온 주입, 산화 및 패턴화와 같은 공정 단계를 포함합니다.

- 노광: 노광은 반도체 웨이퍼 위에 미세한 회로 패턴을 만들기 위해 사용되는 공정입니다. 노광 과정에서는 마스크와 노광 광원을 사용하여 웨이퍼 위에 미세한 패턴을 정의합니다.

- 증착: 증착은 반도체 웨이퍼 위에 층을 형성하는 공정입니다. 주로 화학 기상 증착(CVD)이라고 불리는 기술을 사용하여 반도체 소자에 필요한 미세한 층을 증착합니다.

- 이온 주입: 이온 주입은 반도체 소자에 이온을 도입하여 전기적 특성을 변경하는 과정입니다. 이온은 반도체 내에서 원자 구조를 변화시키고, 소자의 전기적 특성을 조정하여 원하는 성능을 얻을 수 있도록 돕습니다.

- 산화: 산화는 반도체 웨이퍼의 표면에 산소를 공급하여 산화막을 형성하는 과정입니다. 산화막은 반도체 소자의 절연체 역할을 하며, 소자 간의 전기적 충돌을 방지하고, 소자의 안정성을 높이는 데 중요

합니다.

- 패턴화: 패턴화는 반도체 소자의 회로 구조를 형성하는 과정입니다. 노광 과정에서 정의한 미세한 패턴을 따라 반도체 웨이퍼에 적층된 층을 패턴화하여 반도체 소자의 전선과 접점을 형성합니다.

이러한 과정들은 상호작용하여 반도체 소자를 제조하며, 이 소자들은 컴퓨터, 스마트폰, 디지털 카메라, 통신 장비 등 다양한 전자 제품에 사용됩니다. 나노공정은 기술의 발전으로 더 작고 빠른 소자를 만들 수 있게 함으로써 정보 기술 분야에서 혁신적인 발전을 이끌어내는 중요한 역할을 합니다.

인간의 두뇌/반도체
인간의 두뇌/반도체

 

▷그럼 우리가 궁금한 "4나노","3나노" 공정은 무엇을 말하는걸까 ?

 

4나노 및 3나노 공정은 반도체 소자의 크기를 나노미터 단위로 표현한 것입니다. 이 숫자는 반도체 소자의 가장 작은 기능성 요소의 크기를 의미하며, 일반적으로 반도체 소자의 게이트 길이를 기준으로 합니다. 게이트 길이는 반도체 소자에서 전류의 흐름을 제어하는 핵심 구성 요소인 게이트의 길이를 나타냅니다.

예를 들어, 4나노 공정은 게이트 길이가 약 4나노미터인 소자를 제조하는 공정을 의미합니다. 이는 매우 작은 크기의 소자로, 전자의 이동 거리를 줄여 전기 신호의 전달 속도를 높이고, 집적 밀도를 높여 더 많은 소자를 한 칩에 집적할 수 있게 합니다. 이로 인해 더 높은 성능과 더 낮은 전력 소모를 가능하게 합니다.

3나노 공정은 더욱 작은 크기의 소자를 제조하는 공정을 의미합니다. 게이트 길이가 약 3나노미터인 소자를 제조할 수 있게 되면서, 더욱 높은 집적 밀도와 전기 신호 전달 속도를 기대할 수 있습니다. 이는 더욱 빠른 프로세싱 속도와 낮은 전력 소모를 가능케 하며, 더욱 혁신적인 기술 발전을 이끌어내는 데 기여할 수 있습니다.

4나노 및 3나노 공정은 현재 반도체 산업에서 연구 및 개발이 진행되고 있는 단계이며, 이러한 작은 크기의 소자를 상업적으로 대량 생산하기 위해서는 다양한 기술적, 공정적인 도전과 난제를 해결해야 합니다.

 

 

 

 

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