새로운 반도체

글쓴이
학생
등록일
2002-04-14 13:09
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댓글
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반도체의 회로선폭이 줄어들면서 반도체가 점점 고집적화되어가는데요.. 앞으로는
그것이 한계에 다다른다고 합니다. 양자현상때문이라고 하던데, 그래서 세계 여러
나라에서 양자컴퓨터를 연구하고 있다고 하네요.

앞으로 이렇게 기존의 실리콘 반도체가 한계에 다다른다면 실리콘 반도체의 운명은
어떻게 될까요?
그리고 그것을 대체할 새로운 반도체는 어떤 모습일까요?

그리고 전 반도체 쪽에 관심이 많은데, 이런 현상에 대비하여 새로운 반도체가 등장
했을때 저의 주가(?)를 높이려면 어떻게 대비를 해야 할까요?
  • 포닥 ()

      반도체 쪽으로 주가를 높이려면, S전자 양반들에게 직접 물어보셔야죠. 여기는 잘 안오시나 봅니다.

  • 포닥 ()

      실리콘 소자의 한계에 관한 논의가 시작된것은 1970 년대 부터 입니다. 1 마이크론이 한계라고, 양자효과가 나타날지도 모른다고 했었구요. 특히나, CPU 는 250 MHz 이상 빨라질 수 없다고, 1990 년대 초까지 알려져 있었습니다. 전기회로 이론의 중요한 가정인  커크호프 법칙을 적용할 수 있는 한계가 거기까지 라고 보았죠.

  • 포닥 ()

      재미있게도, 이제는 50 nm 게이트까지는 괜찮다고 알려져 있고, CPU 는 4 GHz 까지 만들 수 있다고 합니다.

  • 포닥 ()

      실리콘 반도체 기술의 한계는 실리콘 자체의 물리적인 성질에 의해서나, 작게 만드는 기술의 한계때문에 오지는 않을 겁니다. 그런 한계가 다다르기 전에, 생산성과 신뢰성을 더이상 확보하지 못하는 상황은 언제든지 발생할 수 있습니다.

  • 포닥 ()

      쉬운 예를 들자면, 실리콘 웨이퍼에 10 nm 짜리 결점이 있다고 가정해 봅시다. 180 nm 게이트 기술에서는 심각한 문제가 되지 않지만, 50 nm 게이트에서는 심각한 문제가 됩니다. 신뢰성에 관한 문제는 너무 전문적이어서 한참 써야 합니다. 그냥, 1 년도 안되서 반도체 칩이 동작하지 않는 상황이 벌어질 수 있습니다. 이런 문제들은 매우 복잡한 원인이 있어서, 한 두 분야만 공부해서는 파악하기가 어렵습니다.

  • 포닥 ()

      얘기가 자꾸 산만해 지는데, 간단하게 결론을 말씀드리죠. 세상에는 세가지 부류의 사람이 있습니다. the right body, the wrong body, 그리고 nobody. 이중에서 가장 쉽게 될수 있고, 가장 흔한 부류가 nobody 입니다. 그런데, the right body 와 the wrong body 를 묶어서 somebody 라고 합니다. 문제는 somebody 중에 누가 the right body 인지 구별할 수 있는 사람은 nobody 가 아닙니다. 너무 어려운가요? nobody 가 되면, 힘들지 않게 살수 있어요. 간단한 얘기를 너무 어렵게 했다. 이러니, 취직을 못하지.....

  • 화학자 ()

      사실 전자 쪽 분들의 이야기에 의하면 리소그래피 쪽의 기술은 그다지 걱정하지 않으시더군요. E-beam이나 EPL로 충분히 나노 수준의 패턴은 만들 수 있다고 합니다. 하지만 문제는 재료와 투자액수입니다. E-beam이나 EPL, x-ray litho를 하려면 지금까지 쓰던 것과는 다른 재료들이 필요한데 그런 것들의 개발은 아직 미지수라는 거죠. 또한 E-beam 등으로 반도체를 생산하려면 생산비가 너무 많이 듭니다. 그래서, 현재 반도체 회사들이 M&A를 하고 있는 것입니다. 또한 포닥님이 말씀하신, fault나 defect도 문제가 될 수 있겠지요. 하지만 이런 문제들은 단시일 내에 해결될 수 있는 것들이고, 양자컴퓨터라면 반도체 회사에서는 거의 신경 안 쓸 겁니다. 길게 봐야 5년 보고 전략을 짜니까요

  • 포닥 ()

      흠.... E-beam, X-ray litho 모두 기존 재료를 그대로 사용할 수 있습니다. 재료를 바꾸느니, 다른 해법을 찾지요. X-ray 의 경우에는 생산성도 문제 되지 않습니다. E-beam 이나 ion-beam projection쪽도 경쟁력있는 생산성을 확보할 수 있죠. 문제는 지금 Deep UV 기술로 잘 하는데 굳이 바꿀필요가 없다는 얘기죠.

  • 포닥 ()

      양자 컴퓨터는 재료와는 다른 얘기지요. 이미 오래전 부터 다양한 아이디어에 대한 연구들이 깊이 있게 진행되고 있습니다. 하지만, 집적회로의 가장 중요한 조건은 생산성과 신뢰성 두가지 입니다. 싸게 만들 수 있어야 하고, 고장 안나야 합니다. 이 문제가 해결된 대안들은 언제든지 실리콘을 대체할 수 있습니다. 그런데, 아직 그런 넘이 없네요. 섭섭하게도 .........

  • 이공계2 ()

      아주 오래전에 한동안은 GaAs 가 미래의 소재로 모든 파라다임을 바꿀 것처럼, 떠오는 듯 싶더니만, GaAs 는 아직도 미래의 소재(?)로 남아있습니다. 제가 이런공부의 시작에서 최초로 배운 가장 중요한 실리콘의 강점은 절연막, 실리콘 옥사이드를 쉽게 만들수 있는 것이라 배웠습니다. 물론 요즘 게이트절연막을 다른 재료의 얇은 막으로 대체하려는 연구들은 많이 하지만서두요..

  • 화학자 ()

      제가 말한 재료는 low-k material이었습니다만. 아, 이것은 litho의 문제는 아니군요. 포닥님 말씀이 맞습니다. 그리고, 양자 컴퓨터는 정말 머나먼 이야기겠지요. 정말 만약 수년 내에 양자컴퓨터가 상용화될 수 있다고 해도 당분간은 암호 해독과 같은 특수한 용도에서만 쓰일 거라고 예상을 하더군요. 대량생산을 하기 위한 문제도 있을 거고, 또한 기존의 반도체 회사들이 가지고 있던 장비, 인력, 노하우를 쉽게 포기하지는 않겠지요. 최소한 범용 소자로서도 실리콘 소자는 매우 오래 살아남을 것으로 봅니다. 아무리 부정적으로 보아도 10년에서 15년은 가지 않을까 싶은데요.

  • 포닥 ()

      low-k 는 배선사이의 잡음을 줄이기 위해서 사용되고, 연구되고 있구요. High-k 재료는 캐패시터의 용량을 늘이거나, 트랜지스터 게이트 산화막의 정전용량을 늘이기 위한 대체 수단으로 많은 연구를 하고 있습니다. 특히 게이트 산화막은 전력소모와 신뢰성에 매우 중요한 역할을 하고 있어서, 단기적으로 가장 유망한 분야입니다. 물론 low-k 쪽은 cu 배선과 맞물려서 한참 잘 나가던 시절이 있었지요. Low-k 는 아무래도 유기물에 가까와 지기 떄문에 화학하시는 분들의 도움이 필요하고, High-K 는 금속 산화물이 될 가능성 때문에 재료하시는 분들이 한몫 하십니다.



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