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그린 칩의 일부 모습이 확대되어 있습니다.

지속 가능한
미래를 향한
초격차 공정 기술력

이산화탄소를 줄이는
초격차 공정 기술력

파란 벽의 왼쪽에는 조명 스위치가 꺼져있으며 오른쪽 콘센트에는 코드가 뽑혀있는 모습입니다.

에어컨 사용 시간 줄이기, 사용하지 않는 전자제품의 플러그 뽑기 등 우리는 에너지를 절약하기 위해 노력합니다. 전력을 절감하면 기후변화를 일으키는 화력발전의 탄소 배출량도 줄어들기 때문입니다.
삼성전자 반도체가 데이터센터의 전력을 줄이기 위해
저전력 메모리 반도체를 개발하는 것과 같죠.

삼성전자 반도체는
하얀색과 붉은 색의 빛이 지나가고 있습니다. 사선으로 놓여진 스프링의 일부가 확대되어 있습니다. 파란 불빛을 띠고 있는 반도체 모습의 일부분이 확대되어 있습니다.
어떻게 만들어질까요?

삼성전자 반도체는
하얀색과 붉은 색의 빛이 지나가고 있습니다.
어떻게
사선으로 놓여진 스프링의 일부가 확대되어 있습니다. 파란 불빛을 띠고 있는 반도체 모습의 일부분이 확대되어 있습니다.
만들어질까요?

위에는 파란색을, 아래에는 초록색을 띠고 있는 웨이퍼(원형 반도체)가 사선으로 확대되어 있습니다.

인공지능(AI)부터 5G, 사물인터넷(IoT), 자율주행 자동차까지 반도체는 4차 산업혁명 시대를 이끌어가는 핵심 기술로 자리 잡았습니다.
반도체 기술이 고도화되고 복잡해지며 반도체 공정 기술도 발전하고 있습니다. 특히 점점 작아지는 디바이스의 크기에 따라 반도체 크기도 점점 작아지면서 초미세 공정 기술이 중요해지고 있는데요.

새로운 미래와
지속 가능한 환경을 만들어가는

반도체 미세 공정에 대해
알아볼까요?

혁신 패키지 기술
초록색을 띤 웨이퍼(원형 반도체) 여러개가 두줄로 나란히 나열되어 있습니다.
푸릇푸릇한 잔디 위에 태양광 반도체 여러개가 사선으로 나열되어 있습니다.
3D Packaging ‘X-Cube’

혁신 패키지 기술
초록색을 띤 웨이퍼(원형 반도체) 여러개가 두줄로 나란히 나열되어 있습니다.
3D Packaging
푸릇푸릇한 잔디 위에 태양광 반도체 여러개가 사선으로 나열되어 있습니다.
‘X-Cube’

파란색 불빛을 띠고있는 시스템 반도체에 3차원 적층 패키지 기술인 ‘X-Cube’가 적용된 모습이 확대되어 있습니다. 파란색 불빛을 띠고있는 시스템 반도체에 3차원 적층 패키지 기술인 ‘X-Cube’가 적용된 모습이 확대되어 있습니다.

삼성 파운드리의 혁신적인 기술은 제품의 성능뿐
아니라 환경을
위하는데요. 삼성 파운드리는
업계 최초로 시스템 반도체에
3차원 적층 패키지 기술인 ‘X-Cube’를 적용했습니다.
‘X-Cube’란 전공정을 마친 웨이퍼 상태의 복수의 칩을 위로 얇게 적층해 하나의 반도체로 만드는 기술인데요. 전체 칩의 면적을 줄이면서 고용량 메모리 솔루션을 장착할 수 있게 합니다.

덕분에 고객이 더 자유롭게 회로를 설계할 수 있고,
데이터 처리 속도를 획기적으로 향상시키며 동시에
전력 효율도 높일 수 있어, 더 나은 성능과 지구 환경을 만드는 데 기여합니다. 3차원 적층 패키지 기술 외에도 삼성 파운드리는 지속 가능한 환경을 위해 혁신과
진화를 멈추지 않고 있습니다. 인공지능부터 5G,
사물인터넷, 자율주행 자동차까지 삼성 파운드리는
4차 산업혁명 시대를 이끌어가는 중요한 아이콘입니다.

평면에서 입체로
파란색 빛이 광속으로 지나가고 있습니다.
안전 보호안경을 쓰고 있는 있는 사람이 왼쪽 사선을 바라보고 있으며 왼쪽 눈 위주로 확대되어 있습니다. 파란색 불빛을 띠고 있는 반도체의 모서리 일부분이 확대되어 있습니다.
3나노 GAA (MBCFET®)

평면에서 입체로
파란색 빛이 광속으로 지나가고 있습니다.
3나노 GAA
안전 보호안경을 쓰고 있는 있는 사람이 왼쪽 사선을 바라보고 있으며 왼쪽 눈 위주로 확대되어 있습니다. 파란색 불빛을 띠고 있는 반도체의 모서리 일부분이 확대되어 있습니다.
(MBCFET®)

평면(2D) 구조의 트렌지스터의 한계로 인해 입체(3D)구조의 트렌지스터가 개발된 것을 표현한 인포그래픽

Planar
Structure

3D Structure,
FinFET

GAA는 Gate All Around의 약자로 트랜지스터의 구조입니다. 트랜지스터는 전자회로의 구성요소로 전류의 흐름을 증폭하거나 스위치 역할을 하는데요.

트랜지스터는 게이트(Gate)에 전압이 가해지면 채널(Channel)을 통해 소스(Source)와 드레인(Drain)으로 전류가 흐르면서 동작합니다. 기존에 사용하던 평판(Planar) 트랜지스터는 게이트와 채널이 하나의 면으로 맞닿은 평면(2D) 구조였는데요. 평면 구조가 지닌 한계가 있었습니다. 크기가 작고 소비전력도 낮은 반도체를 만들기 위해 트랜지스터의 크기를 줄이다 보면 소스와 드레인 간 거리가 가까워져 게이트가 제 역할을 못하고 누설전류가 생기는 단채널(Short Channel) 현상이 발생하는 등 동작전압을 낮추는데 한계가 있었죠.

이를 개선하기 위해 입체(3D) 구조의 공정 기술, 핀펫(FinFET)이 개발되었습니다. 핀펫의 구조가 물고기 지느러미(Fin) 모양을 닮아 핀펫 혹은 핀 트랜지스터라고 부르는데요. 게이트와 채널 간 접하는 면이 넓을수록 효율이 높아진다는 점에서 착안한 핀펫은, 게이트와 채널이 3면에서 맞닿는 3차원 구조로 접점 면적을 키워 반도체 성능을 높입니다. 하지만 핀펫도 4나노 이후의 공정에서는 더 이상 동작전압을 줄일 수 없다는 한계가 발견되었습니다.

평면(2D) 구조의 트렌지스터의 한계로 인해 입체(3D)구조의 트렌지스터가 개발된 것을 표현한 인포그래픽

Planar
Structure

3D
Structure,
FinFET

GAA는 Gate All Around의 약자로 트랜지스터의 구조입니다. 트랜지스터는 전자회로의 구성요소로 전류의 흐름을 증폭하거나 스위치 역할을 하는데요.

트랜지스터는 게이트(Gate)에 전압이 가해지면 채널(Channel)을 통해 소스(Source)와 드레인(Drain)으로 전류가 흐르면서 동작합니다. 기존에 사용하던 평판(Planar) 트랜지스터는 게이트와 채널이 하나의 면으로 맞닿은 평면(2D) 구조였는데요. 평면 구조가 지닌 한계가 있었습니다. 크기가 작고 소비전력도 낮은 반도체를 만들기 위해 트랜지스터의 크기를 줄이다 보면 소스와 드레인 간 거리가 가까워져 게이트가 제 역할을 못하고 누설전류가 생기는 단채널(Short Channel) 현상이 발생하는 등 동작전압을 낮추는데 한계가 있었죠.

이를 개선하기 위해 입체(3D) 구조의 공정 기술, 핀펫(FinFET)이 개발되었습니다. 핀펫의 구조가 물고기 지느러미(Fin) 모양을 닮아 핀펫 혹은
핀 트랜지스터라고 부르는데요. 게이트와 채널 간 접하는 면이 넓을수록
효율이 높아진다는 점에서 착안한 핀펫은, 게이트와 채널이 3면에서 맞닿는 3차원 구조로 접점 면적을 키워 반도체 성능을 높입니다. 하지만 핀펫도
4나노 이후의 공정에서는 더 이상 동작전압을 줄일 수 없다는 한계가 발견되었습니다.

초미세 회로의 동작전압을
추가로 낮추기 위해 탄생한 것이
차세대 3나노 GAA구조입니다.

3나노 이하 초미세 회로에 도입될 GAA 구조의 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널 4면을 게이트가 둘러싸고 있어 전류의 흐름을 보다 세밀하게 제어합니다. 이로 인해 높은 전력 효율을 얻을 수 있죠.

PlanarFET-FinFET-GAAFET-MBCFET™의 순서대로 핀펫의 변화과정을 보여주는 인포그래픽

Planar FET

MBCFET™
(Nanosheet)

FinFET

GAAFET
(Nanowire)

삼성 파운드리 GAA 구조의
독자적인 기술 MBCFET™
(Multi Bridge Channel FET)로
보다 높은 전력 효율을 얻을 수 있습니다.

MBCFET™공정은 단면의 지름이 1나노 정도로 얇은 와이어(Wire) 형태의 채널이 충분한 전류를 얻기가 힘든 점을 개선했습니다. 종이처럼 얇고
긴 모양의 나노시트(Nano Sheet)를 여러 장 적층해 성능과 전력 효율을 높입니다.

이를 통해 7나노 핀펫 트랜지스터 대비 차지하는 로직(칩 면적) 공간을 35% 가량 줄일 수 있고, 약 50%의 소비전력 절감과 약 30%의 성능 향상 효과가 있을 것으로 기대합니다.

7나노 핀펫 트랜지스터 대비 MBCFET™의 공정 효과를 나타내는 인포그래픽

35%
로직 면적 절감

50%
소비 전력 절감

30%
성능 향상

삼성 파운드리가 그리는
4차 산업혁명은
전력과 이산화탄소를
줄이는 기술에서 출발합니다.

나무 사이에 있는 건물 유리창으로 파란 하늘이 비칩니다.

인공지능, 빅데이터, 자율주행, 사물인터넷 등을 위해 고성능을 탑재한 차세대 반도체는 지구를 위해서
반드시 저전력 기술을 필요로 합니다.
삼성 파운드리는 지금도 기술 한계를 뛰어넘어 저전력 및 친환경 반도체를 위한 공정 경쟁력을 키워나가기 위해 최선을 다하고 있습니다.

  • 파운드리는 팹리스 업체들의
    설계를
    바탕으로 최상의 제품을 만드는 곳

    삼성 파운드리의 건물 외부 모습입니다.

    아이디어를 현실로, 삼성 파운드리

    반도체 산업의 생태계를 살펴보면 삼성 파운드리의
    미세 공정을 잘 이해할 수 있습니다. 팹리스와 파운드리, 반도체 산업은 크게
    두 가지로 나눌 수 있습니다. 팹리스란 팹(Fab)이 없는(Less) 즉 생산시설이 없는 기업입니다. 팹리스가 아이디어와 설계 기술을 바탕으로 반도체 칩 개발에 집중하는 곳이라면 파운드리는 생산시설을 보유한 기업으로 반도체 생산을 전담합니다.

    삼성 파운드리는 공정・제조, 패키지, 테스트 등
    반도체가 만들어지는 모든 과정을 지휘합니다. 인프라, 품질, 지원조직, 협력사 등 모든 영역과 구성원이 마치 오케스트라처럼 하나의 룰에 따라 조화를 이뤄 최상의 반도체를 만드는 것이 삼성 파운드리의 특징입니다.

  • 4차 산업혁명의
    아이콘, 삼성 파운드리

    작업장에서 한 사람이 보호장비를 갖추고 왼쪽 기계를 바라보고 있습니다.

    EUV 기술을 기반으로 한
    삼성 파운드리의 초격차 공정 기술력

    팹리스 고객의 아이디어를 현실로 만들기 위해서는 파운드리의 뛰어난 공정 기술이 필요합니다. 크기가 점점 작아지고 성능이 높아지는 디바이스를 만들기 위해 반도체 설계 기술도 고도화되고 이에 따라 공정 기술도 필수적으로 발전해야 하죠. 삼성
    파운드리는 EUV(극자외선) 기술을 기반으로 파운드리 초미세 공정 기술 리더십을 강화하고 있습니다.

    삼성 파운드리는
    EUV 기반 공정으로
    친환경 첨단 반도체 제품을
    만들고 있습니다.

    웨이퍼의 일부분이 확대된 모습입니다.

    반도체를 만들기 위해서 먼저 웨이퍼 위에 극도로
    미세한 회로를 새겨 넣습니다. 웨이퍼는 반도체
    집적회로를 만드는데 사용하는 얇은 원판인데요.
    지름 300mm 또는 200mm등의 작은 웨이퍼 위에 반도체 소
    자들을 많이 집적할수록 성능을 높일 수 있습니다.

    EUV의 파장은 기존 불화아르곤(ArF)보다 1/10 이하로 짧아 더 미세한 패턴을 형성할 수 있어 반도체의 성능과 전력 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 같은 크기의 패턴을 형성한다고 가정할 때 공정 단계를 줄일 수 있습니다. 이를 통해 반도체의 성능과 전력 효율을 향상시킬 뿐 아니라 공정 단계를 축소할 수 있어 반도체 성능과 생산성을 높이고 고객사 제품의 소모 전력을
    줄일 수 있습니다.

지구를 지키는
삼성전자 반도체의 이야기

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