반도체 선폭과 공정(14nm, 10nm, 7nm 공정의 의미)

선단 공정과 반도체 선폭

14nm 공정, 10nm 공정, 7nm 공정, 3nm 공정 까지. 반도체 공정은 이렇게 숫자를 이용해서 명칭되며, 숫자가 작아질수록 더 고도화된 선단 공정을 의미한다 (공정이 미세화된다고 함). 현재, 최신 프로세서의 경우 10nm, 7nm가 메인이며 3nm 수준의 공정이 개발 및 3nm 공정을 이용한 양산이 시작되고 있다.

 

Fig 1. Channel length (Or Gate Length) [1]

 

Fig 2. 회로의 선폭 (Half-pitch) [2]

 

반도체 공정을 설명하는 이 나노미터 숫자는 일반적으로 채널의 길이 (Fig 1. Channel Length) 혹은 회로의 선폭(Fig 2. Metal 배선과 배선과의 최소 거리, half-pitch) 을 의미한다. (후술하겠지만 이제는 일치하지 않는다고 함[3,4])

 

Fig 1.에서 주황색 화살표(Channel Length)가 줄어들수록 트랜지스터의 크기는 감소한다. 혹은 Fig 2. 에서 선과 선 사이의 거리 (Half-pitch)가 감소하면 선들을 촘촘히 배치할 수 있다. 따라서 공정이 미세화될수록 같은 크기의 영역에 더 많은 트랜지스터와 회로를 넣을 수 있다고 한다. 

 

다만 최근에는 공정의 숫자가 채널의 길이와 회로의 선폭과 정확히 일치하지 않고, 단순 최신 세대를 나타내는 마케팅 용어로 쓰인다고 한다[3][4]. 밑의 Table 1.은 공정별 예상되는 Pitch의 길이를 나타낸 숫자로 7nm 공정은 대략 40nm 정도 Pitch (Half-Pitch는 20nm)를 가진다. 이 수치 또한 트랜지스터의 종류 (MOSFET, FINFET, GAA...), 제조사 (TSMC, SEC, Intel..) 에 따라서도 달라진다고 한다.

 

Table 1. 공정별 Pitch의 길이 [4]

 

 

 

Reference

[1] https://news.skhynix.co.kr/post/short-channel-effect

[2] https://www.tel.com/museum/magazine/material/150227_report04_01/

[3] https://www.quora.com/Does-14nm-in-a-processor-mean-that-the-size-of-the-transistor-is-14nm-or-that-the-gap-between-the-transistors-is-14nm-What-are-some-valid-references

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/2_nm_process