스마트폰의 슬림화 해결 - 더욱 작은 칩의 생산 증가는 진공 덕분에 가능

스마트폰의 슬림화 해결 - 더욱 작은 칩의 생산 증가는 진공 덕분에 가능

최신 스마트폰을 생산하기 위해서 사용되는 구조는 일부는 나노미터 범위에서 측정됩니다. 매우 작은 먼지 입자와 가스 분자도 허용되지 않습니다. 이러한 것들을 제거하려면 진공이 필요합니다.
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최근에는 마이크로칩이 없으면 (거의) 어떠한 것도 불가능합니다. 자동차와 제조공장, 스마트폰과 커피 머신에 이르기까지 이러한 소형 컴퓨터는 어디에나 설치되어 있습니다. 버튼 터치나 화면 스와이프 같은 기능 대부분은 마이크로칩이 있어야 구현이 가능합니다. 더욱 작은 유닛에서도 수많은 컴퓨팅 파워가 활용됩니다. 최근 칩 제조사들은 주로 14nm 기술, 즉 가장 작은 기능 유닛의 크기가 14 나노미터에 불과한 기술을 사용합니다. 대조적으로, 바늘 끝의 직경은 약 100만 나노미터나 됩니다.

척 및 진공 잠금

이렇게 작은 크기에서는 먼지 입자라고 하더라도 큰 암석과 같은 느낌을 줍니다. 그러므로 마이크로칩은 여과된 공기로 채워진 클린룸에서 생산되며, 클린룸에 들어가려는 사람과 제품은 클리닝을 끝낸 뒤 에어 로크를 통과해야 합니다. 진공 펌프는 이후에 음압력을 사용하여 표면에서 먼지 입자를 흡입하는 데에도 사용됩니다.

클린룸 자체의 압력은 약간 압력이 높은 과압 상태이므로, 틈새로 아무 것도 안으로 들어갈 수 없습니다. 클린룸에서 필요한 일정한 공기 흐름은 클린룸 상부에서 공급됩니다. 해당 추출 장치는 클린룸의 이중 바닥에 위치합니다. 칩의 기본 재료로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 여러 제조 단계에서 진공 유지 장치(척)으로 고정되어 재료를 보호합니다.

분자 및 이온

지금까지는 일차 진공에 대해 알아봤습니다. 그러나 극소 구조물을 제작하는 경우에는 높은 진공이 필요합니다. 예를 들어, 높은 진공은 금속을 실리콘 웨이퍼에 용착시키는 데 적용됩니다. 한편으로, 사용되는 금속은 상대적으로 낮은 온도에서 끓는점에 도달합니다. 반면에 공기 기체 분자가 최소한이라도 포함된 경우에는 웨이퍼 박막 레이어의 전도성이 손상됩니다. 이는 이온 주입에도 적용됩니다. 여기서 이온은 전기장에서 가속화되고 웨이퍼로 이동되어 결정 격자에 배치됩니다.

EUV 평판은 진공이 있어야만 작동합니다. 이 공정은 상대적으로 새로운 공정으로 초단파장과 함께 극자외선광을 사용하여 웨이퍼 표면에 극도로 작은 구조를 노출시킵니다. EUV 조명은 몇 밀리미터 이후에 공기에 의해 완벽하게 흡수됩니다. 그리고 진공 수준이 매우 높은 경우에만 제약 없이 확산이 가능합니다. 이 기술 및 유사 기법은 예를 들어 스마트폰을 더욱 얇게 만드는 동시에 확장된 성능을 제공하기 위한 필수 조건입니다.

반도체 산업에서, 기술 노드란 마이크로칩 전도 경로의 최소 제작 크기를 나타내며 이러한 크기는 시간이 지남에 따라 계속 줄어들고 있습니다.

첫번째 노드의 크기는 10 마이크로미터였으며 이는 현재 표준과 비교하면 정원용 호수의 두께와 같습니다. 최근 대량 생산에서는 14 나노미터 크기가 사용되고 있습니다. 그러나 10nm 및 7nm 기술을 사용하는 칩도 이미 생산되고 있습니다. 국제 반도체 기술 로드맵(ITRS)에 따르면 2020년경 5nm가 달성될 것으로 예상됩니다.

칩 면적은 새로운 기술 노드마다 약 절반으로 감소합니다. 마이크로 전자 공학 회로의 성능 발전은 무어의 법칙을 따르고 있습니다. 그러므로 통합 회로의 복잡성은 최소 부품 비용으로 12~24개월마다 두 배로 증가합니다.


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