[반도체 소자] 반도체의 역사 1강_Part 1

 

이번 글의 내용 중 일부는 성균관대학교 전자전기컴퓨터공학과 신창환 교수님의 "반도 채 몰라도 들을 수 있는 반도체 소자 이야기" 강의와 [삼성반도체 이야기]의 포스트를  정리 및 참조하였음을 먼저 밝힙니다.

 

그럼 시작 해보도록 하겠습니다.

 

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먼저 '반도체' 란 무엇일까요??

 

반도체는 생각보다 우리의 생활에서 밀접하게 접할 수 있고 많은 곳에 쓰이고 있습니다. 예를 들면 우리가 자주 사용하는 컴퓨터, 스마트폰, 자동차에는 모두 반도체가 탑재(장착)되어 있습니다. 그리고 이러한 반도체들이 사용하는 영역들은 일상생활 뿐만 아니라 무궁무진한 곳에 쓰입니다. 

 

 

[반도체/Semiconductor] 의 의미

"반 + 도체 = 도체와 부도체의 중간 성질" 를 뜻합니다.

 

도체[Conductor]란, "전기 혹은 열이 잘 흐르는 물질"로 철, 전선, 알루미늄, 가위, 금 등 부도체란[Insulator]란, "전기 혹은 열이 흐르지 않는 물질"로 유리, 도자기, 플라스틱, 마른나무 등 을 말합니다. 전기공학에서는 전기가 흐르는 정도를 '전기전도도'라 칭하는데, 도체는 전기전도도가 아주 큰 반면, 부도체는 거의 0(제로)라고 할 수 있습니다.

그렇다면, 반도체는 무엇일까요?

이름에서부터 중간적인 성격이 느껴지는데요~
반도체[Semiconductor]란, 일반적으로 "전기전도도가 도체와 부도체의 중간정도"되는 물질로서 半 + 導體 
또는 SEMI + CONDUCTOR 라는 뜻을 지니고 있습니다.

출처: 삼성 반도체 이야기

반도체를 쉽게 이야기하면 전기가 잘 통하지 않는데 빛과 열을 가해면 전기가 통하게 되어 데이터를 저장, 기억 그리고 계산과 연산,제어를 하는데 사용됩니다. 즉 우리가 컴퓨터를 사용하는데 있어서 반도체는 저장, 계산 기능을 가능하게 해주는 것입니다. 

 

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그러면 이제 본격적으로 1번째 강의의 내용을 정리 해보겠습니다.

 

먼저 반도체 개발 역사를 알아보면 반도체는 크기를 작게하는데 엄청난 노력과 집중을 기울였습니다. 계속 작게, 또 작게 그리고 더 작게입니다. 이러한 반도체 크기 소형화는 반도체 기술의 핵심 중 하나였습니다. 

 

nm의 단위를 기준으로 보았을때 이 크기는 인간의 머리카락을 예를 들자면 머리카락의 단면은 인간의 눈으로 봤을때 점으로 밖에 안보입니다. 하지만 이 점의 직경을 실제로 측정해보면 대략 100µm 정도의 길이를 가지고 있습니다. 그리고 감기의 원인 물질인 바이러스 하나의 크기가 대략 100nm 정도 됩니다. 1µm와 비교하면 거의 1000분의 1 수준에 해당합니다. 다양한 원자들은 이것들보다 더욱 작습니다. 원자들의 크기는 대략 1nm 수준이라고 보면 됩니다.

 

[왼쪽 그림] 트랜지스터의 구조

트랜지스터의 단면

 

그러면 이제 실제 반도체 집적회로를 구성하는 부품소자가 얼마나 작은지 비교를 해보겠습니다. 위의 그림을 보면 반도체 집적회로를 구성하는 트랜지스터의 단면이 나와 있습니다. 이 단면에서 여기 끝부터 이 쪽 끝까지 전자가 이동을 합니다. 이렇게 이동하는 경로의 길이를 채널의 길이라고 합니다. 이 채널의 길이가 현재에는 약 20~30nm 수준까지 도달해 있습니다.

 

[왼쪽 사진 출처] SK 하이닉스 반도체 뉴스룸

향후 전 세계의 반도체 회사들은 이 채널 길이를 어떻게 하면 더 짧게 만들 수 있을지에 대해 열심히 연구 개발을 하고 있습니다.

 

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긴 글 읽어주셔서 감사합니다.