학문
반도체 공정이 미세해지면 어떤 장점이 있나요?
안녕하세요.
요즘 반도체가 3나노, 2나노처럼 점점 더 미세한 공정으로 발전하고 있다고 하는데요.
공정이 미세해지면 반도체의 성능이나 전력 소비에는 구체적으로 어떤 장점이 생기는지 궁금합니다.
알고싶습니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
반도체 공정이 미세해지면 같은 면적 안에 더 많은 트랜지스터를 넣을 수 있습니다. 그렇게 되면 연산 성능과 기능을 높이는데 유리한 측면이 있습니다.
트랜지스터가 작아지면 내부에서 이동해야 하는 전하량과 배선의 길이가 줄어들기 때문에 스위칭 속도도 높이고 소비전력을 낮출 수 있다는 장점이 있습니다. 특히 같은 성능을 낼 때 필요한 전력을 줄이기 때문에 우리들이 자주 쓴느 스마트폰이나 AI 칩처럼 발열과 배터리가 중요한 제품에서 큰 장점을 가지게 됩니다. 반대로 같은 전력 범위 안에서 트랜지스터를 더 많이 동작시키기 때문에 CPU와 GPU의 처리 능력을 높이는 데도 도움이 될 수 있습니다.
최근의 3나노나 2나노라는 명칭은 트랜지스터의 특정 길이가 정확하게 그 크기라는 것볻나느 공정 세대를 구분하는 이름으로 볼 수 있는데, 공정이 너무 미세해지면 누설전류부터 발열, 배선 저항 ,제조 난이도와 비용이 커져 무조건 작게 만드는 것만으로 성능이 좋아지는 것은 아닙니다.
제 생각에는 미세공정의 핵심적인 장점으로는 단순하게 크기를 줄이는 데 있는 것이 아니고 같은 칩 면적과 전력에서 더 많은 연산처리가 가능하다는 점이 아닐까 생각합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
반도체 공정이 미세해지면 트랜지스터의 크기가 작아져 같은 면적에 더 많은 트랜지스터를 집적할 수 있어 성능과 기능을 높이기 유리합니다 또한 트랜지스터가 전하를 이동시키는 거리가 짧아지고 동작 전압을 낮출 수 있어 같은 작업을 수행할 때 전력 소비와 발열을 줄이는 데 도움이 됩니다 그 결과 같은 전력으로 더 높은 성능을 내거나 같은 성능을 더 적은 전력으로 구현할 수 있습니다 다만 3나노 2나노라는 숫자가 작아진다고 성능과 전려 효율이 무조건 비례해 좋아지는 것은 아니며 트랜지스터 구조와 설계 기술도 함께 중요합니다
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
공정이 미세해 진다는 건 트랜지스터라는 전기 스위치를 더 작게 만든 다는 뜻이에요. 여기서 장점이 연쇄적으로 나아요.
먼저 성능인데, 스위치가 작아지면 전자가 이동하는 거리가 짧아져서 켜고 끄는 속도가 빨라져요. 그리고 같은 손톱만 한 면적에 스위치를 훨씬 많이 넣을 수 있으니 한 번에 처리하는 계산량 자체가 늘어나죠. 같은 크기 아파트에 방을 더 많이 만들어 넣는 것과 비슷해요.
전력 소비는 더 극적이에요. 스위치가 작을수록 한 번 켜고 끌 때 필요한 전기가 줄어들거든요. 스마트폰 배터리가 하루를 버티고, 노트북이 팬 없이 조용히 돌아가는 게 다 이덕분이에요. 요즘 AI 데이터센터 전기요금이 문제라는데, 미세 공정으로 갈수록 같은 계산을 더 적은 전기로 해내니 기업들이 비싼 최신 칩을 사는 거죠. 발열도 줄어드니 칩을 더 높은 속도로 돌릴 여유도 생기고요.
칩 하나당 원가 측면도 있는데, 웨이퍼 한장에 나오는 칩 개수가 늘어나니 이론상 개당 비용이 내려가요. 다만 3나노, 2나노 쯤 되면 공장 짓는 비용과 장비값이 천문학적이라 이 장점은 예전만큼 크지 않아요.
작아질수록 빠르고, 시원하고, 오래가는 칩이 된다고 보시면 돼요. 그래서 전 세계가 나노미터 몇개 줄이는데 수백조원을 쏟아 붓는 거죠 :)
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
반도체 공정이 미세해지면 크게 3가지 부분에서 장점을 가집니다.
성능향상, 생산성 증가, 전력감소 입니다
공정이 미세해지면 트랜지스터 내부에 전자가 이동하는 통로가 짧아지게 되어 전자가 더 빠르게 이동하므로 처리속도가 올라가게 되며 같은 크기의 칩에 더 많은 트랜지스터를 넗을 수 있어 복잡한 계산을 더 빠르게 할 수 있습니다.
그리고 동일한 성능의 반도체를 더 작은 크기로 만들 수 있게 되고 웨이퍼당 찍어낼 수 있는 반도체 칩의 갯수가 많아져 생산성이 증가합니다.
또한 회로가 작아지면 트랜지스터를 켜고 끄는데 필요한 전압이 낮지고 스마트폰이나 반도체가 사용되는 기기의 전력소모가 줄어들어 배터리 수명이 길어지고 소비전력이 감소 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)