[공부]GAA, MBCFET

GAA, MBCFET

 

이번 시간에는 지난 시간의 FINFET에 이어, GAA와 MBCFET에 대해 알아보겠습니다!

 

앞에서 말한 FINFET은 트랜지스터의 크기를 줄이다 보면 소스와 드레인 간 거리가 가까워져 게이트가 제 역할을 못하고 누설전류가 생기는 단채널(Short Channel) 현상이 발생하는 등 동작 전압을 낮추는 데 한계를 극복하기 위한 3D 구조 입니다.

 

여전히 첨단 반도체 공정에 사용되고 있지만 최근 4나노 이후의 공정에서는 더 이상 동작 전압을 줄일 수 없다는 한계가 발견되며 바로 GAA와 MBCFET구조를 구현해 내며, GAA (Gate-All-Around) FET와 MBCFET (Multi-Bridge Channel FET)은 미래 반도체 기술을 발전시키는 데 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대되는 기술들입니다.

 

출처: 삼성전자뉴스룸

 

GAA (Gate-All-Around) FET: GAA FET는 게이트가 반도체 채널을 모든 측면에서 둘러싸고 있는 형태의 트랜지스터입니다. 현재 사용되는 트랜지스터인 FinFET (Fin Field Effect Transistor)이 발전한 형태로서, 기존 FinFET에 비해 더욱 뛰어난 전기적 특성을 가지고 있습니다.

 

동작 원리: GAA FET는 채널을 둘러싸고 있는 게이트가 전류의 흐름을 제어합니다. 채널을 둘러싸고 있는 게이트는 매우 얇은 실리콘 또는 다른 반도체 재료로 만들어집니다. 게이트에 전압을 인가함으로써 채널의 전도도를 조절하여 전류의 흐름을 on/off 상태로 제어합니다.

 

장점:

1.더 낮은 전압에서 동작 가능하여 에너지 효율이 높습니다.

2.더 높은 전류 흐름으로 더 빠른 속도와 처리 능력을 제공합니다.

3.채널의 둘레에 게이트가 둘러싸고 있기 때문에 누설 전류가 감소하여 전력 소비가 줄어듭니다.

 

한계:

1.제조 기술이 복잡하여 생산 비용이 상대적으로 높을 수 있습니다.

2.작은 크기로 만들기 어려워 고밀도 집적회로에 적용하기 어려울 수 있습니다.

 

MBCFET (Multi-Bridge Channel FET): MBCFET는 다중 브릿지 채널 트랜지스터로서, 기존의 트랜지스터 구조에 비해 채널을 다중 브릿지 형태로 배열하여 성능을 향상시키는 기술입니다.

 

동작 원리: MBCFET는 하나의 채널 대신에 여러 개의 채널 브릿지로 구성됩니다. 이러한 다중 브릿지 형태로 인해 전류의 흐름이 효율적으로 이루어지며, 게이트로 인해 각 채널의 전기적 특성을 제어할 수 있습니다.

 

장점:

더 높은 전류 흐름을 지원하여 더 빠른 동작 속도를 가집니다.

더 작은 크기로 제작 가능하여 고밀도 집적회로에 적용하기 용이합니다.

채널의 구조가 최적화되어 누설 전류가 줄어들고 에너지 효율이 높아집니다.

 

한계:

복잡한 구조로 인해 제조 기술이 어려울 수 있습니다.

발열 문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

MBCFET 공정은 최신 7나노 핀펫 트랜지스터보다도 차지하는 공간을 45% 가량 줄일 수 있으며, 약 50%의 소비전력 절감과 약 35%의 성능 개선 효과가 있을 것으로 기대되는데요. 뿐만 아니라 나노시트 너비를 특성에 맞게 조절할 수 있어 높은 설계 유연성을 갖고 있으며, 핀펫 공정과도 호환성이 높아 기존 설비와 제조 기술을 활용할 수 있다는 장점도 있습니다.

 

GAA구조의 트랜지스터는 인공지능, 빅데이터, 자율주행, 사물인터넷 등 고성능과 저전력을 요구하는 차세대 반도체에 적극 활용될 예정이라고 합니다.

 

이러한 GAA FET와 MBCFET는 기존의 트랜지스터 구조인 FinFET보다 더 뛰어난 성능과 효율성을 제공하는 향상된 반도체 기술로, 미래 반도체 산업에서 주목받고 있으며 MBCFET는 삼성전자만의 독자적인 기술이라고 해요! 하지만 현재까지 이들 기술이 완전히 상용화되었는지, 더 나아가 다른 기술들과 비교했을 때 어떠한 장점과 한계가 있는지 등에 대해서는 최신 기술 동향을 파악하는 것이 필요해요.

 

 

오늘도 어려운 반도체 시장에서 취업하기 위해 하나하나 공부해 나가요!