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최현규 블로그 - 아주쉬운 반도체 시리즈 1편 바로가기

최현규 블로그 - 반도체 용어 정리 순한 맛 바로가기

오늘은 반도체를 만드는 공정에 대해서 적어보려 한다.

앞으로 8대 공정에 관해서 자세히 포스팅 하며 현 게시물은 일종의 사이트맵으로 활용하고자 한다.

반도체는 크게 8단계를 거쳐서 만들어진다.

① 웨이퍼 제조 Creating the Wafer

     반도체 직접회로를 만드는데 사용하는 "실리콘 웨이퍼"를 만드는 과정

② 산화 공정 The Oxidation Process

     웨이퍼 표면에 산화막을 형성하여 트랜지스터의 기초를 만드는 과정

③ 노광 공정 Photolithography

     실리콘 웨이퍼 위에 빛을 이용해 회로를 그려넣는 과정

④ 식각 공정 Etching

     반도체의 구조를 이루는 패턴을 만드는 과정 필요한 회로 패턴 만을 남기는 과정

⑤ 증착 & 이온주입 공정 Deposition&Ion Implantation

     증착공정-회로들을 구분,연결,보호하는 박막을 만드는 과정

     이온주입 공정반도체가 전기적인 특성을 갖게 만드는 공정

⑥ 금속 배선 공정 Metallization

     반도체 회로에 전기적 신호가 잘 연결 되도록 금속선을 연결하는 과정

⑦ EDS 공정 Electrical Die Sorting

     품질검사

⑧ 패키징 공정 Packaging

     외부환경과의 연결,보호를 할 수 있도록 패키징 하는 과정

반도체

전기가 통할때도 안통할때도 있는 물질. 전자제품에 꼭 들어가는 부품을 만드는데 쓴다.

필자는 이과이고 이 분야에 관심이 많아서 당연히 세상 모든 사람들이 반도체가 무엇인지 알고

본 적도 있을 것이라고 생각했는데, 아닌 경우도 많다는 것을 알게 되었다. 

오늘은 그래서 반도체가 무엇인지 설명하는 시간을 가져볼까 한다.

반도체가 무엇인지 정확히는 모르더라도, 한국 사람들은 

"삼성 반도체"를 한번이상 들어보았으며 삼성이 대단한 기업이라는 것을 알고 있다.

비비고 만두가 비비고에서 만드는 만두이듯이

삼성 반도체는 삼성에서 만드는 반도체이다.

반도체는 어디에 쓰일까?

컴퓨터 본체를 열어보면 이렇게 복잡한 구조가 나오는데 우리는 오늘 초록색 기판에 주목할 필요가 있다.

컴퓨터가 정상적으로 작동하려면 저 곳에 부품이 잘 꽂혀 있어야한다.

저기에 있는 부품들에 오늘 소개할 반도체가 들어가 있다.

반도체의 정의

전기가 통할때도 있고 아닐때도 있는 물질

쉽게 생각해서 "반"만 전기가 통해서 반도체인것이다.

몰라도 일사생활에 지장 없지만 호기심이 많은 분들을 위해.

- 한발자국 더. 반도체는 어떻게 가능한가? -

14족 원소인 Si , Ge 같은 원소이나, 13족과 15족 원소의 합을 통해서 만들 수 있다.

전기가 통하게 하려면 전자가 움직일 수 있게 해주면 된다.

이 상태에서는 전기가 통하지 않으므로 ( 전자가 움직일 수 없으므로 )

잉여 전자를 추가하거나 양공을 만들어 도체의 특성을 띄게 한다.

이런식으로 불순물을 첨가해서 전자가 많은것을

n형 반도체 (negative) 양공이 많은 것을 p형 반도체 (positive)라고 한다.

여기까지 이해하고 더 궁금해진 경우 에너지 레벨과 태양광 발전의 원리까지 찾아보면 더 좋다.

잉여 전자나 양공이 있을 경우 이런식으로 전자가 이동하게 된다.

반도체 : 위 그림에 있는 부품, 제품들을 말함!

정확히는 전기가 통하기도 안통하기도 하는 신통방통한 녀석들을 말함!!

컴퓨터는 0 과 1 만 아니까 껏다 켰다 할수 있는 친구들이 필요해요.

실리콘 : 반도체 만드는 물질!! 한글로는 규소라는 녀석인데 모래알갱이나 유리도 규소로 되어있어요.

IDM : 반도체 만드는 공장도 있고 설계할줄도 아는 친구들

파운드리 : 반도체 설계하는건 할줄 모르는데 찍어내는건 엄청 잘하는 친구들

팹리스 : 팹이 없는 친구들. 공장은 없는데 설계만 엄청 잘해요.

잠깐 타임 ... 팹이 뭔데...

팹 : 반도체 공장

팹리스 : 빈센트 반 고흐

파운드리 : 고흐가 시키는대로 그림그려주는 녀석들

반도체 회로 : 그림

실리콘 웨이퍼 : 그림 그릴 도화지

반도체 팩키징 : 그림 안상하게 액자에 넣는거

메모리 반도체 : 일시키면 기억만 할줄 아는 노예

비메모리 반도체 : 일시키면 기억은 못하는데 일은 아주 잘하는 노예

옥수수 : 컴퓨터 데이터

램 : 옥수수 임시 저장 창고

D램 : 임시저장창고의 한 종류. 전기도 켜놔야되고, 안지켜보면 옥수수 다 잃어버림.

S램 : 임시저장창고인데, 전기 켜놔야 옥수수 안 잃어버리긴 하는데 지켜볼 필요는 없음. 

CPU : 옥수수 농장 마스터. 농장 최고의 브레인

플래시 메모리 : 전기 꺼도 옥수수 안잃어버리는 창고

낸드 플래시 메모리 : 창고 여러개가 일렬로 늘어져 있는데 각각 문이 있어서 아무데나 들어갈수 있음

노어 플래시 메모리 : 창고 여러개가 일렬로 늘어져 있는데 문이 하나임. 끝에 가려면 다 거쳐가야함.

블루베리 : 스마트폰 데이터

AP : 블루베리 농장 마스터. 근데 블루베리 저장,가공,유통 이것저것 다함.

메모리 반도체 1위 한국

비메모리 반도체 1위 미국

AP 제일 잘만드는 친구 퀄컴

이미지센서 제일 잘 만드는 친구 소니

파운드리 제일 많이 하는 친구 TSMC

반도체 : 반도체는 어떤 특별한 조건하에서만 전기가 통하는 물질을 말한다.

그리고 보통 그 물질로 만든 제품을 의미한다.

필요에 따라 전류를 조절하는데 사용된다. 실리콘(Si)이 가장 많이 사용되고 있다.

따라서, 전자산업을 실리콘산업(silicon industry)이라고도 하고,

첨단산업 회사가 모여있는 미국 캘리포니아 주의 산호세(San Jose) 지역을 실리콘밸리(Silicon Valley)라고 부른다.

IDM : Integrated Device Manufacturer 의 약자.

종합 반도체 회사를 말한다. 반도체 설계 기술도 있고 생산설비도 갖추고 있는 기업을 말한다.

삼성전자, SK하이닉스, 인텔, 마이크론 

파운드리 ( Foundry ) : 반도체의 설계는 거의 하지 않고 위탁받아 생산하는 것만을 전문으로 하는 회사를 말한다.

삼성전자 파운드리 사업부, TSMC, UMC, 글로벌 파운드리 , SMIC

팹리스 ( Fabless ) : 반도체 설계를 전문으로 하는 기업을 말한다.

Fab+less 즉, 제조설비가 없는 이라는 뜻을 지니고 있다.

반도체의 설계, 기술개발만을 전문적으로 하며. 생산은 100% 위탁한다.

기술은 있으나 반도체 설비를 가지는것이 비용적으로 부담이 큰 경우 팹리스 회사가 된다.

퀄컴, 엔비디아, AMD

팹( Fab ) : Fabrication facility 의 약자이다.

실리콘 웨이퍼 제조 공장을 의미한다.

반도체생산을 위한 팹은 먼지와 소음, 자장 등으로부터 완벽하게 보호돼야 한다.

실리콘 ( Si ) : 원자번호 14번 원소명은 규소 이다.

반도체와 관련되는 연구 및 공업분야에서는 보통 규소라 부르지 않고 영어 그대로 실리콘이라 적고 부른다.

실리콘 웨이퍼 : 실리콘 단결정 또는 다결정을 길게 기른 후 얇게 잘라서 판모양으로 만든 것이다.

반도체 집적회로나 태양 전지에 널리 사용되는 기본 재료이다.

 이 판을 잘라서 회로를 새기면 반도체 제품이 된다.

반도체 패키징 : 반도체를 충격이나 습기로부터 보호하기 위해 플라스틱 등 소재로 보호막을 두르고 외부단자와 칩을 연결하는 기술을 말한다.

메모리 반도체 : 정보를 저장하는 용도로 사용되는 반도체. D램, S램, 낸드 등이 포함된다.

비메모리 반도체 : 정보저장이 아닌 정보처리를 목적으로 제작된 반도체를 말한다.

비메모리 반도체는 컴퓨터 중앙처리장치(CPU)처럼 특수한 기능을 하기 때문에 고도의 회로설계기술을 필요로 한다. CPU, 모바일 AP, 이미지센서 등이 포함된다.

램 ( RAM ) : Random Access Memory 의 약자.

램은 정보를 기록하고 기록해 둔 정보를 읽거나 수정할 수 있는 메모리를 말한다.

전원을 공급하는 한 데이터를 보존하는 S램과 시간이 흐름에 따라 데이터가 소멸되는 D램이 있다.

D램 ( DRAM ) : Dynamic Random Access Memory의 약자. 

용량이 크고 속도가 빠르기 때문에 컴퓨터의 주력 메모리로 사용되는 램을 지칭한다. 

S램 ( SRAM ): Static random access memory 의 약자. 

기억단위(memory cell)의 소자수가 증가하면 구조가 상당히 복잡해 1비트당제조비용이 D램보다 훨씬 비싸게 된다.

CPU : Central Processing Unit 의 약자. 중앙처리장치

컴퓨터의 정중앙에서 모든 데이터를 처리하는 장치라는 뜻이다. 

CPU는 컴퓨터의 두뇌라고 할 수 있다.

AP : Aplication Processor 의 약자.

스마트폰의 중앙처리장치로, SPㆍ모바일D램ㆍ플래시메모리 등이 탑재되어 있다.

이미지센서 : 카메라 렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털 신호로 변환해 이미지로 보여주는 반도체. 

컴퓨터의 시신경이라고 할 수 있다.

플래시메모리 : 전원이 끊겨도 저장된 정보가 지워지지 않는 비휘발성 기억장치.

낸드 플래시 메모리 : 전원이 끊겨도 데이터를 보존하는 플래시 메모리의 일종. 줄여서 낸드.

플래시 메모리는 칩을 연결하는 방식에 따라 낸드(Not AND)형과 노어(Not OR)형으로 나뉘는데,

낸드형은 노어형에 비해 제조단가가 싸고 용량이 커서 디지털 카메라나 MP3 플레이어에 주로 쓰이고,

노어형은 속도가 빨라 휴대전화에 많이 쓰인다.

반도체 점유율

메모리 반도체 시장 1위 : 한국

한국은 삼성전자, SK하이닉스 를 앞세워 메모리 분야 시장 점유율 1위이다. ( 약 74% )

비메모리 시장 1위 :  미국

미국이 실리콘 밸리의 기술력과 함께 비메모리 분야 시장 점유율 1위이다. ( 약 70% ) 

AP 시장 1위 : 퀄컴 (미국)

퀄컴이 37%로  1위이다.

앞서 다뤘듯이 특허경영으로 기술개발의 1인자!

이미지센서 시장 1위 : 소니 (일본)

소니가 49.1% 로 1위이다.

카메라 잘 만들던 기술력이 이미지센서 시장에 강한 원인일까?

파운드리 시장 1위 : TSMC (대만)

TSMC가 약 50% 로 1위이다.

놀러가기 좋은곳으로만 알았지만 반도체 생산에서는 엄청난 강자!

설명이 이해가 가지 않았을 경우를 위해!

최현규.2020.09.30