3나노에서 2나노 시대로의 전환 기술, GAA 구조 활용

3나노에서 2나노로의 전환은 단순한 변화가 아닌 반도체 미세 공정의 전환으로 기업에서 자사의 기술 수준을 나타내는 지표입니다.

2나노 시대에 접어들며, 기업들은 각자의 기술력을 바탕으로 새로운 경쟁을 시작하고 있습니다.

 

(먼저, GAA 구조란 'Gate-All-Around'의 약자로, 반도체 칩에서 사용되는 트랜지스터의 새로운 구조입니다.

기존의 트랜지스터, 특히 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 구조는 채널의 양쪽에서 전류를 제어하는 방식이고, GAA 구조는 채널을 사방에서 감싸 전기 신호를 제어하게 됩니다. 이렇게 하면 전류 흐름을 더 정밀하게 조절할 수 있어 성능이 향상됩니다. 또한, 디자인 유연성 덕분에 제조사는 다양한 용도에 맞게 반도체 칩을 최적화할 수 있어 매우 유용합니다.)

 

반도체 미세 공정의 전환

2나노 공정으로의 전환은 단순한 숫자의 변화 이상입니다. 이는 각 회사의 기술력과 시장에서의 경쟁력을 나타내는 중요한 지표입니다. TSMC, 인텔, 삼성은 기존의 핀펫 구조에서 GAA 구조로의 변환을 계획하고 있으며, 반도체 성능 개선과 전력 효율성을 크게 향상시킬 것으로 기대합니다.

 

삼성전자는 3나노 공정부터 GAA 구조를 적용하였고, 이를 토대로 2나노 공정에서도 경쟁력을 확보한다는 전략을 세웠습니다. TSMC는 지난해부터 2나노 공정 시험 생산에 돌입하였으며, 인텔 역시 자사의 GAA 구조인 '리본펫’을 활용해 최신 공정 기술을 선보이려 합니다.

 

GAA 구조의 발전과 특징

전통적인 핀펫 구조는 채널의 3면에서 전류를 제어할 수 있었지만, GAA 구조는 채널을 4면에서 감싸 전류의 흐름을 더욱 정밀하게 제어할 수 있도록 설계되었습니다. 이러한 변화는 반도체 성능을 높이는 데 결정적인 역할을 합니다.

 

삼성의 MBCFET 구조: 다리 형태의 구조를 통해 여러 개의 다리를 사용하여 전류의 흐름을 더욱 정밀하게 조절할 수 있습니다. 삼성전자는 이를 통해 모바일 기기, 자율주행차, IoT 기술 등 다양한 분야에 적합한 고성능 반도체 제품을 생산할 계획입니다.

TSMC의 GAAFET 구조: TSMC는 GAA 구조의 채널을 더욱더 안정적이고 효율적으로 설계하여 높은 생산 수율을 자랑합니다. 이 기술은 특히 데이터 센터와 AI 반도체 시장에서의 수요를 만족시키기에 적합합니다.

인텔의 리본펫 구조: 인텔은 GAA 구조를 '리본펫’이라는 자사 브랜드로 발전시켰습니다. 이 구조는 전력 누설을 최소화하며, 모바일 칩과 AI 가속기에 적합하도록 설계되었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

제조 및 설계 유연성

GAA 구조는 다소 복잡한 제조 과정이 필요하지만, 설계의 유연성을 제공합니다. 삼성은 다양한 직사각형 조합을 활용하여 각각의 용도에 최적화된 반도체 디자인을 적용할 수 있도록 하고 있습니다. 그러나 이러한 다양성은 제조의 복잡합을 초래할 수도 있습니다.

 

2나노 시대의 반도체 기술 경쟁

TSMC, 인텔, 삼성의 경쟁은 각종 첨단 기술을 통해 반도체 시장의 주도권을 선점하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보입니다. 각 기업의 GAA 구조는 그들만의 특징과 장점을 가지고 있어, 이들이 어떻게 서로 다른 성과와 발전을 보일지 주목할 필요가 있습니다.