현재 반도체 업계에서 2나노 이하는 생산이 불가능하다는 결론을 내렸는데,첫번째 이유는 더이상 빛의 크기를 줄일수 없었기 때문이고,두번째 이유는 누설 전류 문제 때문이였어.하지만 역시 방법은 존재했지.현재 반도체 공정에서 웨이퍼를 그려낼때 포토 공정이라고 해서,회로 기판이 그려져있는 마스크에 빛을 쏘아, 반사된 빛을 웨이퍼의 감광액에 쏴 반응 시켜 회로를 그려내는 방식이야. 그래서 빛의 크기만 줄일수있다면 1나노 보다 1조배 작은 물질도 만들수있어.그러면 빛의 크기를 줄이는 방법은 무엇일까?그건 빛이 마스크에 닿아 반사된 빛이 지나가는 곳에,빛의 밀도를 1/100만으로 낮춰주는 렌즈 필터 ND1000000를 설치하는거야.그러면 렌즈 필터를 통과한 빛의 밀도를 1/100만배로 축소되는데,투과된 빛의 밀도를 낮춘 상태에서 빛이 형상을 맺는 곳이 0.01CM만 뒤로 미루게 되면빛의 형상이 1/100만배로 작아지는거지. 즉, 빛의 밀도를 축소 배율에 맞게 낮추는거야.1/100만배가 작아진 빛에 의해 반응한 감각재에서 1/100만배 작아진 물질이 만들어지게 되는데,1나노보다 100만배 작은 물질이 만들어지는거지. 마스크에 투과된 빛이 b1 볼록렌즈에서 빛이 모아 특정 지점에 ND1000000 렌즈 필터 A1를 통과해서,빛의 밀도가 낮아지고 이 빛이 C1 접목렌즈에서 빛이 모이게 되고, B2 볼록렌즈에서 다시 흡수되어축소되어 웨이퍼를 그려내는거지. 그런데 여기서 감광액에 빛이 닿아서 반응해 만들어지는 물질이 0.00001나노라면 원자의 크기보다 작은데,이 물질이 만들어지냐는거지.그래서 감광액을 빛으로 쏴서, 전부 고체화 시켜둔 상태에서 깍아내리는 방법이 있는데,광학에서 현재 기구로는 시각적으로 볼수 없는 0.000001나노의 시대가 오는거야.렌즈 필터 축소 공정 1회 늘릴때마다 100만배씩 더 작아지는데,2번 공정을 거치면 1조배가 작아지고, 3번 공정을 거치면 100경배 작아지게 되는거지.광학의 세계에서는 가능한 일이야.그런데 빛이 렌즈 필터를 통과하는 과정에서 빛의 해상도가 손실 될수 있는데, 에너지가 손실되더래도 해상도의 문제가 없을정도로, 적절한 위치에 나노 렌즈 필터를 배치하고, 아주 얇은 미세 나노 렌즈 필터를 만들어야겠지. 그리고 1나노를 반도체를 만드는데, 감광막의 높이가 0.1cm라고 가정하면 0.001나노의 경우,0.0001cm인데, 시각적으로 이것이 구분이 불가능해지는거야.그래서 시각적으로 구분이 가능하도록 하려면 2나노 반도체와 동일한 높이로 깊게 파야돼.그러면 빛의 파장의 길이를 더 줄이지 않더래도 해상도를 높일수있어.빛의 밀도만 낮추면 되는 문제가 되는거닌깐,누설전류가 생기는 이유는 전압을 주지 않더래도 전류가 산화막으로 흐르기 때문인데,온도 상승에 따라서 산화막 부분이 팽창하면서 절연성을 잃게 되고 전류가 흐르는거지.이 문제를 해결하기 위해서, 산화막의 팽창성을 제한하도록 하는거야.그래서 산화막을 고밀도로 만들어야 하는데, 건식으로 만들어서 치밀하게 만드는거지. 너무 두껍게 만들면 전압을 줘도 전류가 열로 전환되어서 흐르지 않으닌깐, 적절한 두께가 핵심 기술이야.그러면 누설전류를 해결하고, 미세 패턴을 그려넣을수있어.그런데 지금 현재 웨이퍼 크기의 집적률을 1조배 이상 더 그릴수있다는건데,그러면 1조번 공정을 거쳐야 해서 웨이퍼 한개 만드는데 엄청난 시간이 걸리겠지.해결 방법은 바로 마스크의 집적률을 높이는거야. 10CM X 10CM 마스크에 6 X 5의 틀이 존재하는데, 이것을 1차 마스크라고 하는거야. 회로가 그려진 1개의 마스크의 빛의 밀도를 1/10배로 낮춘상태에서 축소 배율 10배로 높여, 6 X 5틀 전부 30개를 그려내는거지. 그러면 1차 마스크가 만들어지는거야.원래 있던 마스크를 빼고 1차 마스크를 끼우는거지.그리고 10CM X 10CM 6 X 5 마스크에 1차 마스크로 다시 그려내는거지.그러면 2차 마스크가 만들어지는거야. 그러면 30 X 30 900배 집적률이 높아지는거지.이렇게 3차, 4차, 5차, 6차, 7차로 가게 되면30 X 30 X 30 X 30 X 30 X 30 X 30 218억배 집적률이 높아지는거고반도체의 크기는 0.0000001배 작아지는거지.빛의 밀도를 낮춘 상태에서 포토 공정으로 마스크의 집적률을 높여서,한번에 1조개의 회로를 그려내면 생산성도 높아지고, 성능이 폭발적으로 높아지는데,1CM크기의 반도체에 1제타 바이트(1조1000억 기가 바이트)의 용량을 가질수있게 만들수있어.그리고 30개의 마스크중 1개씩만 그려넣으면 집적률은 높이지 않으면서 반복하면 회로의 크기만 줄일수있지.1나노보다 약 1억배 작은 1아토 반도체가 완성되고, 1나노보다 1조배 작아진 0.0001아토 반도체가 만들어지는데,1아토 반도체가 만들어지면 현재 사용하는 SSD 크기에 1000억 TB를 저장할수있고, 전성비가 매우 높아져서, 스마트폰의 크기의 CPU로 컴퓨터 1억대도 동시에 가동이 가능한거야.크기가 작아지닌깐 물리적 거리가 짧아지면서 반응 속도나 처리 지연 속도도 빨라지는데,칩 하나에 CPU와 메모리, SSD, GPU가 하나로 통합되게 만들면, 복잡하고 어려운 다중 연산을 슈퍼 컴퓨터로1경년이 걸릴꺼를 단 1초만에 해내는거야.지금 AI를 가동하는데 초대규모의 데이터 저장시설과 CPU,GPU가 필요한데,초전도 0.001아토 반도체 컴퓨터가 만들어지면,전 세계 컴퓨터를 모두 다 합친것보다 초전도 아토 반도체 스마트폰이 성능을 훨씬 뛰어넘게 되는거지.전성비도 매우 높아서, 현재 지어진 공장은 전기 먹는 하마가 되는거야.만든지 1년도 안되서 전부 허물어야 할 정도의 기술이지
0.01나노 반도체가 가능해진 이유.JPG
현재 반도체 업계에서 2나노 이하는 생산이 불가능하다는 결론을 내렸는데,
첫번째 이유는 더이상 빛의 크기를 줄일수 없었기 때문이고,
두번째 이유는 누설 전류 문제 때문이였어.
하지만 역시 방법은 존재했지.
현재 반도체 공정에서 웨이퍼를 그려낼때 포토 공정이라고 해서,
회로 기판이 그려져있는 마스크에 빛을 쏘아,
반사된 빛을 웨이퍼의 감광액에 쏴 반응 시켜 회로를 그려내는 방식이야.
그래서 빛의 크기만 줄일수있다면 1나노 보다 1조배 작은 물질도 만들수있어.
그러면 빛의 크기를 줄이는 방법은 무엇일까?
그건 빛이 마스크에 닿아 반사된 빛이 지나가는 곳에,
빛의 밀도를 1/100만으로 낮춰주는 렌즈 필터 ND1000000를 설치하는거야.
그러면 렌즈 필터를 통과한 빛의 밀도를 1/100만배로 축소되는데,
투과된 빛의 밀도를 낮춘 상태에서 빛이 형상을 맺는 곳이 0.01CM만 뒤로 미루게 되면
빛의 형상이 1/100만배로 작아지는거지.
즉, 빛의 밀도를 축소 배율에 맞게 낮추는거야.
1/100만배가 작아진 빛에 의해 반응한 감각재에서 1/100만배 작아진 물질이 만들어지게 되는데,
1나노보다 100만배 작은 물질이 만들어지는거지.
마스크에 투과된 빛이 b1 볼록렌즈에서 빛이 모아 특정 지점에 ND1000000 렌즈 필터 A1를 통과해서,
빛의 밀도가 낮아지고 이 빛이 C1 접목렌즈에서 빛이 모이게 되고, B2 볼록렌즈에서 다시 흡수되어
축소되어 웨이퍼를 그려내는거지.
그런데 여기서 감광액에 빛이 닿아서 반응해 만들어지는 물질이 0.00001나노라면 원자의 크기보다 작은데,
이 물질이 만들어지냐는거지.
그래서 감광액을 빛으로 쏴서, 전부 고체화 시켜둔 상태에서 깍아내리는 방법이 있는데,
광학에서 현재 기구로는 시각적으로 볼수 없는 0.000001나노의 시대가 오는거야.
렌즈 필터 축소 공정 1회 늘릴때마다 100만배씩 더 작아지는데,
2번 공정을 거치면 1조배가 작아지고, 3번 공정을 거치면 100경배 작아지게 되는거지.
광학의 세계에서는 가능한 일이야.
그런데 빛이 렌즈 필터를 통과하는 과정에서 빛의 해상도가 손실 될수 있는데,
에너지가 손실되더래도 해상도의 문제가 없을정도로,
적절한 위치에 나노 렌즈 필터를 배치하고, 아주 얇은 미세 나노 렌즈 필터를 만들어야겠지.
그리고 1나노를 반도체를 만드는데,
감광막의 높이가 0.1cm라고 가정하면 0.001나노의 경우,
0.0001cm인데, 시각적으로 이것이 구분이 불가능해지는거야.
그래서 시각적으로 구분이 가능하도록 하려면 2나노 반도체와 동일한 높이로 깊게 파야돼.
그러면 빛의 파장의 길이를 더 줄이지 않더래도 해상도를 높일수있어.
빛의 밀도만 낮추면 되는 문제가 되는거닌깐,
누설전류가 생기는 이유는 전압을 주지 않더래도 전류가 산화막으로 흐르기 때문인데,
온도 상승에 따라서 산화막 부분이 팽창하면서 절연성을 잃게 되고 전류가 흐르는거지.
이 문제를 해결하기 위해서, 산화막의 팽창성을 제한하도록 하는거야.
그래서 산화막을 고밀도로 만들어야 하는데, 건식으로 만들어서 치밀하게 만드는거지.
너무 두껍게 만들면 전압을 줘도 전류가 열로 전환되어서 흐르지 않으닌깐, 적절한 두께가 핵심 기술이야.
그러면 누설전류를 해결하고, 미세 패턴을 그려넣을수있어.
그런데 지금 현재 웨이퍼 크기의 집적률을 1조배 이상 더 그릴수있다는건데,
그러면 1조번 공정을 거쳐야 해서 웨이퍼 한개 만드는데 엄청난 시간이 걸리겠지.
해결 방법은 바로 마스크의 집적률을 높이는거야.
10CM X 10CM 마스크에 6 X 5의 틀이 존재하는데, 이것을 1차 마스크라고 하는거야.
회로가 그려진 1개의 마스크의 빛의 밀도를 1/10배로 낮춘상태에서 축소 배율 10배로 높여,
6 X 5틀 전부 30개를 그려내는거지. 그러면 1차 마스크가 만들어지는거야.
원래 있던 마스크를 빼고 1차 마스크를 끼우는거지.
그리고 10CM X 10CM 6 X 5 마스크에 1차 마스크로 다시 그려내는거지.
그러면 2차 마스크가 만들어지는거야. 그러면 30 X 30 900배 집적률이 높아지는거지.
이렇게 3차, 4차, 5차, 6차, 7차로 가게 되면
30 X 30 X 30 X 30 X 30 X 30 X 30 218억배 집적률이 높아지는거고
반도체의 크기는 0.0000001배 작아지는거지.
빛의 밀도를 낮춘 상태에서 포토 공정으로 마스크의 집적률을 높여서,
한번에 1조개의 회로를 그려내면 생산성도 높아지고, 성능이 폭발적으로 높아지는데,
1CM크기의 반도체에 1제타 바이트(1조1000억 기가 바이트)의 용량을 가질수있게 만들수있어.
그리고 30개의 마스크중 1개씩만 그려넣으면 집적률은 높이지 않으면서 반복하면 회로의 크기만 줄일
수있지.
1나노보다 약 1억배 작은 1아토 반도체가 완성되고, 1나노보다 1조배 작아진 0.0001아토 반도체가 만들어지는데,
1아토 반도체가 만들어지면 현재 사용하는 SSD 크기에 1000억 TB를 저장할수있고,
전성비가 매우 높아져서, 스마트폰의 크기의 CPU로 컴퓨터 1억대도 동시에 가동이 가능한거야.
크기가 작아지닌깐 물리적 거리가 짧아지면서 반응 속도나 처리 지연 속도도 빨라지는데,
칩 하나에 CPU와 메모리, SSD, GPU가 하나로 통합되게 만들면, 복잡하고 어려운 다중 연산을 슈퍼 컴퓨터로
1경년이 걸릴꺼를 단 1초만에 해내는거야.
지금 AI를 가동하는데 초대규모의 데이터 저장시설과 CPU,GPU가 필요한데,
초전도 0.001아토 반도체 컴퓨터가 만들어지면,
전 세계 컴퓨터를 모두 다 합친것보다 초전도 아토 반도체 스마트폰이 성능을 훨씬 뛰어넘게 되는거지.
전성비도 매우 높아서, 현재 지어진 공장은 전기 먹는 하마가 되는거야.
만든지 1년도 안되서 전부 허물어야 할 정도의 기술이지