반도체 첨단 공정팹일수록 급격하게 전기소모가 많아지는 배경이 무엇인가요?

Question

레거시 반도체 공정팹에서 3나노이하 첨단반도체 공정팹일수록 전기소모량이 배이상 증가한다고 들었습니다 이는 EUV1세대에서 2세대로 넘어오면서도 배이상소모가 든다고 하던데요

왜 이렇게 전기소모가 많은 배경이 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.

첨단 반도체 공정에서 전기 소모가 급격히 증가하는 것은 여러 기술적 요인이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 먼저, 미세 공정이 진행될수록 고도의 정밀도를 요구하게 되어 EUV(극자외선) 리소그래피 장비와 같은 고에너지 소비 장치가 필수적으로 사용됩니다. 이 장비들은 높은 에너지를 소비하며 공정의 효율성을 높이기 위해 특정 조건을 유지하는 데 상당한 전력을 필요로 합니다. 그리고 미세화가 진행됨에 따라 웨이퍼당 더 많은 공정 단계가 필요하게 되어 전체 공정에서 소요되는 에너지가 증가합니다. 또한 반도체 소자의 열 발생량도 증가하므로 효과적인 냉각을 위해 추가적인 전기 소모가 발생합니다. 이러한 이유들로 인해 첨단 공정에서는 전기 소모가 크게 늘어나게 됩니다.

좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)

Answer 2

안녕하세요

김철승 과학 전문가입니다.

반도체 공정 팹에서 3나노로 진입하면서 전력의 사용량이 늘어나는 이유는 초 자외선 빛을 쬐어주는 노광 기술을

구현할 때 회로 도면은 3나노의 극히 작은 사이즈로 선을 그리기 위해서는 또렷한 빛이 필요합니다.

이 또렷한 빛은 자연광 수준으로는 만들 수 없고

자연계에서 인공적으로 만들 수 있는 가장 밝은 빛을 플라즈마를 통해서 만들어냅니다.

그런데, 이 플라즈마란 것이 자연적으로 생성되지 않습니다.

현실 세계에서 자연스럽게 플라즈마가 발생하는 경우는 존재하지 않아요.

어마 어마하게 높은 전기 에너지를 집중시키고 특수하게 설계된 회로를 통해서

노광장비를 통해서 엄청나게 밝은 빛을 회로 도면에 맞추어서 광자를 쏘아주어야

미세하고 뚜렷하게 그려진 3나노 도선을 가지게 되는 것입니다.

즉, 고에너지인 플라즈마를 생성하기 위해서는 2세대 노광장비로 넘어갈수록 더 많은 에너지를 사용해야 하는 것입니다.

답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

반도체 첨단 공정에서 전기소모가 급증하는 이유는 주로 EUV 리소그래피 기술의 도입과 트랜지스터 크기의 감소로 인한 것입니다. EUV 리소그래피는 정교한 패턴을 만들기 위해 많은 양의 에너지를 필요로 하며, 그 장비 자체가 매우 비싸고 유지 관리 비용이 높습니다. 또한, 트랜지스터 크기의 감소로 인해 더 많은 전력이 필요하며, 더 많은 트랜지스터를 사용하여 복잡한 기능을 구현하면서 전력 소모가 증가합니다