반도체 관련 기술 2가지 삼성전자의 GAA, 테스의 GPE

금일은 최근 발표된 반도체 공정의 2가지 기술에 대해 기술해본다.

 

GAA, 초미세 공정 기술에 도달하기 위한 필수 기술

삼성전자는 '삼성 파운드리 2021' 행사를 통해 2022년 상반기 Gate All Around (이하 GAA) 기술 기반 3나노 공정을 도입할 것을 밝혔다. 또한, 2023년 3나노 2세대, 2025년 2나노 공정 계획도 발표했다.

 

GAA는 반도체 칩의 기본 소자인 '트랜지스터'를 더 작고 빠르게, 적은 전력만 소모하도록 만드는 기술이다. 지금까지의 기술은 물고기의 등지느러미 모양을 닮았다하여 붙여진 Fin 트랜지스터 기술을 사용하였다.

FinFET 공정과 차세대 기술 GAA 공정 (자료: 삼성전자)

 

반도체의 초미세 공정 기술의 발전에 따라 FinFET 기술은 한계에 부딪힌다. 4나노 이하 공정에서는 트랜지스터 등을 동작시키기 위해 필요한 전원 전압을 줄이는것이 불가능해졌고, 이를 해결하기 위해 GAA 공정은 필수적으로 도입되어야 했다. 

삼성전자는 독자적인 GAA 기술인 'MBC펫 (Multi Bridge Channel-Field Effect Transistor)'를 개발하며, 다음과 같이 설명했다.

MBC펫 구조를 적용한 3나노 공정은 기존 핀펫 기반 5나노 공정 대비 성능은 30% 향상되고,
전력 소모와 면적은 각각 50%, 35% 감소할 것으로 예상한다

 

참고로 파운드리 업계 1위인 대만 TSMC는 2023년 하반기, 인텔은 2024년으로 도입시기를 밝혀, 현재로서는 삼성전자의 목표시점이 가장 빠르다.

 

 

GPE: 미세공정에 유리한 기술로 파운드리용 장비 승인 완료

한화투자증권 이순학 애널리스트는 지난 15일 테스의 신규장비인 파운드리용 GPE 장비의 승인 완료로 내년도 실적에 반영될 예정이라며, 목표주가 36,000원 (기존 41,000원 대비 하향) 매수 의견을 제시하였다.

http://consensus.hankyung.com/apps.analysis/analysis.downpdf?report_idx=601133 

 

테스는 반도체 소자 생산에 필요한 전공정 장비 제조를 주력사업으로 영위하며 반도체 장비 관련 매출이 전체 매출의 95% 이상을 차지하고 있다.
반도체 공정은 크게 웨이퍼를 가공하여 칩을 만드는 전(前)공정과 만들어진 칩을 조립하고 검사하는 후(後)공정으로 나눌 수 있으며, 테스는 전공정 중에서 박막 형성을 위해 사용되는 증착장비인 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 건식식각장비인 Gas Phase Etch & Cleaning 장비를 생산하여 국내 반도체 소자 업체에 공급하고 있다.

그 외에도 디스플레이 제조에 사용되는 박막봉지장비(Thin Film Encapsulation system)와 UVC LED용 웨이퍼 제작에 사용되는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비를 개발하여 국내외 관련 업체에 납품하고 있다.

 

GPE는 불화수소 가스를 사용해서 웨이퍼 표면의 산화막만 선택적으로 깎아내는 제품으로 기존 플라즈마를 이용한 장비보다 미세공정에서 유리하고 웨이퍼에 부담이 적다는 특징을 갖고 있다.

테스는 GPE 장비를 삼성전자 뿐만 아니라 SK하이닉스로도 공급을 하고 있고, 현재 삼성전자 메모리 부문에서 이 GPE라는 장비를 일본의 TEL과 양분하여 납품을 담당하고 있다.

그러나 파운드리 분야에서는 테스의 GPE가 들어가지 못하고 일본의 TEL이 전담하고 있다. 파운드리 라인에 들어가는 장비의 경우 메모리 장비보다 진입장벽이 높은데, 위탁생산 입장에서는 성능이 고도화되고 검증된 장비를 써야하기 때문이다. 또한 팹리스들이 파운드리에 맡길 때 그들의 인증도 거쳐야하기 때문에 굉장히 까다로운 절차를 거친다.