반도체 업계에서 2나노 이하가 불가능하다고 결론 내린 이유는
더이상 물리적으로 빛의 크기를 줄일수가 없다는거고
누설전류를 막을수 없다는것 때문이였지.
우리가 알지 못했던 사실이 있는데,
웨이퍼를 포토 공정으로 찍어내듯이 그려내는데,
빛의 밀도를 낮추고 상이 조금 더 뒤로 밀리게해 축소 배율을 높이면,
1조배도 작게 만들수 있다는 사실을 말이야.
렌즈 필터 ND1000000의 경우, 투과된 빛의 밀도를 1/100만으로 낮춰주는데,
이것을 2개를 겹치게 되면 빛의 밀도가 1조배 낮아지게되지.
이 낮아진 밀도의 빛이 공기에 노출되면 빛의 에너지가 사라지겠지.
그래서 진공상태에서 해야되고,
렌즈 필터를 통과하는 과정에서 렌즈 필터에 의해서 빛의 에너지가 사라져
형상이 무너질수있기 때문에,
일정 에너지가 모였을때에 한해서 렌즈 필터를 투과하도록 해야겠지.
렌즈 필터를 통과해서 빛의 밀도가 낮아진 빛을 축소 렌즈를 이용해,
하나의 접점에서 만나게 하는거야.
ND100만 렌즈 필터 2개를 겹쳤다면, 빛의 밀도가 1조배가 낮아지는데,
렌즈 필터의 단위 면적의 빛의 에너지를 기준으로 해야 하는데,
빛의 밀도를 낮추는 과정인 빛이 렌즈필터를 통과하는 과정에서
빛이 흡수되어 빛의 에너지가 사라지게 되면 형상이 사라지겠지.
그래서 빛의 밀도만 낮추고 빛의 에너지가 유지되도록 렌즈 필터의 위치나 규격이 중요한거야.
이렇게 밀도가 1조배가 낮아진 빛이 하나의 접점에서 모이는데,
단위면적당 발생하는 에너지량으로 축소배율을 알수가있게 되는거지.
접점이 0.01CM 뒤로 밀려났는데, 빛의 크기가 약 1조배가 작아질수도있어.
여기서 빛의 크기를 줄이는것 보다 더 중요한것은 바로 해상도인데,
100만배 확대하려면 빛을 모아서 빈공간을 체워서 해상도를 높이지.
하지만 축소하려면 단위면적당 밀도가 높아져서, 형상이 빛으로 번져버려,
하지만 축소 배율에 맞게 빛의 밀도만 낮춰주면 오히려 해상도가 좋아진다는거야.
그래서 확대를 하려면 빈 공간을 AI를 통해서 추측을 통해서 공간을 체워 해상도를
높이는 기술을 구현해야되는 반면 축소하는경우 빛의 밀도만 정확하게 낮춰주고,
밀도를 낮추는 과정에서 형상이 깨지지 않도록 한다면,
높은 해상도를 구현할수있다는거야.
축소할때 처음에 만들어진 빛이 중요한데,
6인치보다 좀 더 크게 형틀을 만들고 정교하게 만든뒤,
빛을 충분하게 쐬줘서, 반사된 빛이 렌즈 필터를 통과해도 해상도가 떨어지지 않도록,
렌즈 필터 설치 구간을 잘 정해서, 높은 해상도를 구현하도록 하면 되겠지.
그리고 다음이 누설 전류인데,
반도체가 나노화되는 과정에서 전자의 크기가 작아져.
그러다 보면 웨이퍼의 산화막의 밀도가 동일하더래도, 균열이 상대적으로 커지는거야.
100나노일때와 1나노일때를 비교하자면, 같은 밀도의 웨이퍼 산화막을 만들었을때,
100나노일때 누설전류가 적었는데, 1나노일때 누설전류가 늘어나는거야.
웨이퍼의 전자가 작아지면서, 상대적으로 산화막의 균열이 100배 커졌기 때문이지.
그래서 여러가지 문제가 생기는데, 이것은 웨이퍼를 밀도가 높이도록 그래핀으로 코팅하는거야
그리고 산화막을 건식으로 만들어서 산화막의 밀도를 높여줘서, 누설전류가 발생하지 않도록 하는거지.
여기서 식각 공정에서 좀 더 깊게 식각을 하고, 그 안에 밀도가 높은 절연체를 넣어주고,
그 뒤에 한번 더 식각공정을 해서 누설전류를 막아줄수도있어.
1나노가 아니라 1아토 반도체가 등장할텐데,
10의 -18승으로 1나노보다 약 10억배 작은 아토미터 반도체가 등장할거라는거지.
아토미터 반도체가 등장하게 되면 스마트폰이 현재 사용하는 슈퍼컴퓨터보다
처리 속도나 처리반응속도가 매우 높아지는데,
1개의 연산 구슬을 돌리는데 크기가 10억배가 작아지면 거리도 10억배가 작아지지.
이 말은 처리 속도나 연산 속도가 비약적으로 상승한다는거야.
전성비도 매우 우수해지겠지.
반도체 소자 성형에 대해서 한번 더 다루자면, GAAFET은 고전압에 안정적인 구조야.
MBCFET은 고전압에 취약한 구조지.
GAAFET은 고전압 고클럭에 적합한 소자 형태고, MBCFET은 저전압 저클럭에 적합한 소자 형태인데,
웨이퍼의 산화막 밀도가 동일한데, 반도체의 크기가 작아지면서, 산화막의 균열이 상대적으로 커지면서,
누설전류량이 증가하게 되고, 스케일링 현상이 생기는거야.
그래서 전압을 낮추고, 폭을 넓히는 MBCFET으로 소자성형의 방향을 바꾼건데,
만약에 그래핀으로 코팅해서, 산화막의 밀도를 높이면,
GAAFET 고전압 고클럭 형태의 소자로도 누설전류와 스케일링 현상을 막을수있어.
반도체가 작아지면서 클럭이 낮아도 거리가 짧아져서, 처리 속도가 오히려 빨라지기 때문에,
저전압 저클럭으로 폭을 넓히고, 0.01나노 반도체로 가는거야.
미래에는 현재 1나노 CPU에 약 10억개의 CPU 반도체를 넣을수도 있을지 몰라.
빛의 크기를 줄이는 난제가 해결되었기 때문이지.
웨이퍼 포토 공정에서 해상도 손상 없이, 빛의 밀도를 낮춰주도록 생산 설비를 갖추고,
식각 공정에서 회로를 0.000001나노까지 축소하는거지.
그리고 누설 전류가 발생하지 않도록 웨이퍼 산화막의 밀도를 높여주는거야.
그리고 고전압에 적합한 소자 성형을 하는거지.
마스크에 반사된 빛의 밀도만 낮춘다면 축소 배율에는 한계가 없어.
상이 맺히는 지점이 0.000001CM가 뒤로 밀려났는데 크기가 10조배 작아질수있다는 말이야.
이것이 광학의 세계야.
1나노보다 약 10억배 작은 1아토 반도체가 10년~20년 안에 만들어질지도 몰라.
1세대가 걸려도, 2세대가 지나도 결코 이룰수 없는 1아토 반도체,
단, 10년만에 상용화 된다면 엄청난 변화가 있겠지.
