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우리나라를 이끌어가는 대표 산업
그리고 하반기 실적 개선이 기대되는
" 반도체 "
주가는 먼저 올라오기 시작한 모습인데요.
그렇다면, 반도체가 무엇인지 자세히 알아보기 위해
총 정리를 시작해보겠습니다.
1탄 반도체란?
[반도체의 역사]
1.트랜지스터의 탄생
2차 세계 대전을 거치면서
반도체 물질이 진공관을 대체할 대안으로 떠올랐습니다.
연구 중 도핑을 통해 반도체 물질에
전기전도성을 부여할 수 있고,
교류신호를 직류로 변환하는 다이오드 특성을
얻을 수 있음을 갈게 되었습니다.
이로 인해, 연구원들은 반도체물질을 이용한
증폭기 개발에 돌입했습니다.
추가로 반도체 소자가 입력된 작은 신호를
크게 증폭하기 위해 저항을 바꾸어
신호를 전달한다고 보았는데
이때 ' 트랜지스터 '가 나왔습니다.
BJT의 등장으로 바뀐 세계
그리고 3극 진공관의 구조와 증폭의 원리를
거의 그대로 차용한
양극성 접합 트랜지스터(BJT)가 등장했습니다.
이로인해 통신, 라디오, 컴퓨터 분야를 주름잡던
진공관을 와벽하게 대체했습니다.
2.집적회로의 등장
더 많은 계산을 위해서는
더 많은 BJT와 전기 소자들을 연결하고,
납땜이 필요했습니다.
이에 따라, 하나의 판에 여러 소자들을 만들어
배치하거나 쌓는 과정인 집적을 하여
집적회로 제품이 탄생했습니다.
대량생산을 위해 바뀐 기본 재료
저마늄에서 실리콘을 반도체의 기본재료로 사용했고,
실리콘(Si)을 산소(O)와 반응시키면
전기가 통하지 않는 뛰어난 절연체인
이산화규소(SiO2)를 만들었습니다.
이 이산화규소를 실리콘 표면에 씌우는 박막을 통해
외부 오염물로부터 효과적인 보호가 가능해졌습니다.
[인텔의 탄생]
이 과정에서 박막 위 전선이 지나갈 자리에
홈을 파고 그 홈에 금속을 채워 넣고,
여러 반도체 소자들을 연결하는 방식을 고안했습니다.
이 과정을 기계가 처음부터 끝까지 작업하는 방식덕에
집적 회로의 대량 생산이 가능해지면서
집적 회로의 시대가 열렸습니다.
이 집적 회로를 만든 노이스와 무어는
세계 반도체 산업을 이끌어 나갈 기업인 ' 인텔 ' 을 창업했습니다
[반도체의 소형화 MOSFET]
크기가 컸던 BJT의 단점이 있었고,
1960년 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터인
MOSFET이 개발 됩니다.
MOSFET의 특징은
구조가 간단해서 소형화가 가능했고,
BJT1개 vs MOSFET 50~80개의 면적,
공정단계 간단, 소비전력 감소, 스위칭 속도 증가
등으로 새로운 트랜지스터가등장했습니다.
[앞으로의 반도체 산업]
앞으로는 더 많은 데이터 처리와 연산을 해결하기 위해
더 많은 트랜지스터가 필요합니다.
즉, 산업의 방향은 트랜지스터를 더 많이
집적하는게 중요해졌습니다.
이 방법으로 크게 3가지가 있습니다.
1) 집적 회로의 면적을 넓히기
2) 집적 회로를 여러 층으로 쌓기
3) 트랜지스터 크기를 작게하기
집적도를 높이기 위한 방법
1) 설계 능력
구조 설계에 따라 공간 활용도가 달라질 수있고,
기능 구현, 발열 감소, 생산효율 증가의
결과를 만들어 낼수 있습니다.
2) 미세공정 능력
반도체 소자를 작게 만드는 능력인 미세공정 능력
이때 등장하는 반도체 크기를 나타내는 나노(nm)
반도체 소자의 크기 : 선폭
선폭은 소스와 드레인사이의 거리
반도체 크기 : 나노(nm)
소스와 드레인 사이 거리가
10나노, 5나노등으로 표현하고 있습니다.
현재는 삼성과 TSMC의 생존게임인
2나노 전쟁이 본격화되고 있는 상황입니다.
미세공정을 잘해야 경제성까지 확보가 가능합니다.
이유는 사각형의 집적회로를
웨이퍼(Wafer) 라고 부르는 원형판 위에서
만들어지기 때문입니다.
반도체 소자를 더 적게 만들어 더 많은 칩을 넣고,
성능도 좋고 경제성고 갖추는게 중요한 것이죠.
끝으로
1탄은
반도체의 정의, 역사, 반도체의 소형화,
반도체 산업의 방향성에 대해 공부를 했습니다.
2탄에서는
시스템반도체에 대해 알아보겠습니다.
