삼성전자의 첨단 나노공정기술중의 GAA공법이 무엇이고 이게 중요한 이유가 무엇인가요?

Question

삼성전자의 파운드리 산업을 보다가 최첨단 공정개발을 위하여 GAA(게이트올어라운드)공법을 개발하고 있다고 하는데 이 차세대 반도체 기술이 기존과는 무엇이 차별화된것이고 이게 향후 왜 중요한건지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

GAA공법은 트랜지스터의 게이트를 편평한 평면 구조가 아닌, 전체를 둘러싼 형태로 제작하여 전류의 흐름을 제어하는 기술입니다. 이전에 사용된 Planar형태와는 달리 전자의 흐름이 네 방향에서 일어나기 때문에 전류의 유출을 막을 수 있어 소비 전력이 감소하고, 동시에 높은 속도와 성능 향상을 기대할 수 있습니다.

GAA공법은 현재 삼성전자 등 여러 기업들이 나노미터급 반도체 제작에 적용하고 있으며, 이를 통해 칩의 작아짐과 성능 향상을 이룰 수 있어 스마트폰, 컴퓨터, 인공지능 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 또한 GAA공법은 기존의 FinFET 구조에 비해 더욱 작은 나노미터 규모에서도 안정적인 동작이 가능해져서, 5나노미터 이하의 미세공정 제조에 적합하기 때문에 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

Fin EFT이나 GAA는 반도체 패키징과는 관련이 없는 기술입니다.

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Fin EFT이나 GAA는 모두 반도체 소자의 새로운 구조를 나타내는 단어입니다.

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지금까지 반도체 구조는 Planar FET, Fin FET 등이 있었는데 각 구조별 차이점은 게이트가

채널에 닿는 면적이 다르다는 점입니다.

미세 공정 발전은 채널에서 전자가 게이트를 무시하고 반대편으로 넘어가는 터널링 현상을

방지하면서도 더 빠르게, 더 낮은 전압에서 작동하도록 만듭니다.

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또한 단순히 미세한 구조만 만들기보다는, 미세한 구조에서도 더 좋은 게이트 성능을 내기 위해

더 좋은 물성을 가진 소재를 개발하려고 시도했죠.

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그러나 미세화와 소재 개발도 한계에 다다르자 게이트 구조의 혁신이 일어나면서 태어난 구조가

'FinFET' 라는 게이트 구조입니다.

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FinFET 구조는 누설 전류를 효과적으로 막기 위해 게이트가 채널에 닿는 면적을 극대화한 것입니다.

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GAA 구조 역시 누설 전류를 방지하기 위해 한 단계 더 진화한 개념으로 이해하사면 됩니다.

GAA 구조는 3면이 채널과 닿는 'FinFET'보다 4면이 채널이 닿기 때문에 더욱 효과적인 것입니다..

Answer 3

안녕하세요. 기존의 제조공법을 통한 MOSFET의 게이트는 평면적인 형태였지만, GAA공법에서는 둘러싸는 형태의 게이트 구조로 게이트의 표면적을 증가시켜 효율적인 전자 제어를 가능하게 합니다.

이러한 방식은 반도체의 크기를 더욱 작게 만들 수 있고, 더 높은 속도와 더 낮은 전력 소비를 가능하게 합니다. 또한 GAA공법은 레이아웃 디자인에서의 제약을 완화시켜, 더 복잡한 회로를 구현하는 데도 유용합니다.