반도체 제조
TRUMPF가 없으면 AI도 없습니다. 당사의 레이저 및 플라즈마 솔루션은 현대 반도체 제조의 중추적인 역할을 합니다. EUV 리소그래피부터 첨단 패키징(Advanced Packaging)까지, 당사의 테크놀로지는 미래를 여는 모든 현장에서 사용됩니다. 코팅, 노광, 식각 등 모든 공정에서 혁신과 발전을 추구한다면 TRUMPF를 빼놓을 수 없습니다. 동시에 당사는 한 걸음 더 나아가, 최고 성능과 함께 자원을 절약하는 공정도 가능하게 합니다. 선도적인 테크놀로지 파트너와 함께, 당사는 산업 전체를 바꾸는 혁신을 개발합니다.
TRUMPF 없는 반도체? 상상할 수 없습니다.
혁신은 사람에서 시작됩니다. 모든 발전 뒤에는 아이디어, 열정, 그리고 용기가 있습니다. 당사는 차세대 칩 생산을 돕습니다. TRUMPF는 반도체 제조를 더욱 빠르고, 지속 가능하며, 고성능으로 만듭니다. 최첨단 칩을 만들고자 하는 제조사에게 TRUMPF는 단순한 공급업체가 아닌, 전략적인 파트너입니다.
TRUMPF가 반도체 제조를 발전시키는 방법
당사의 테크놀로지는 모든 핵심 공정 단계에서 최고의 가용성을 보장합니다. 이를 통해 TRUMPF는 반도체 제조를 한 단계 높은 수준으로 끌어올려, 더 빠르고, 효율적이며, 지속 가능하게 만듭니다.
1. 잉곳 슬라이싱(Ingot Slicing)
실리콘 결정에서 매우 얇은 판을 절단합니다. 레이저를 사용하면 칩 제조사들은 이를 특히 재료를 손상시키지 않게 만들 수 있습니다.
2. 빈 웨이퍼
빈 실리콘 웨이퍼에 반도체 칩의 모든 구조가 형성됩니다.
3. 증착
웨이퍼 위에 절연체나 도체와 같은 얇은 재료 층이 입혀집니다. 이 층이 트랜지스터와 회로 연결의 기반이 됩니다.
4. TGV/Via 드릴링
레이저 빔이 절연층과 반도체층에 미세한 접속홀(비아)을 드릴링합니다. 레이저 빔은 3D 칩에서 회로 층들 간의 수직 연결을 가능하게 합니다.
5. 포토레지스트 코팅
웨이퍼 위에 감광성 레지스트 층을 입혀, 특정 영역을 선택적으로 노광하고 가공할 수 있습니다.
6. EUV 리소그래피
빛이 마스크를 통해 레지스트 위에 투사되어 미세한 구조 패턴을 생성하고, 이후 회로를 형성하는 기반을 마련합니다.
7. 식각
노출된 영역은 화학적 또는 물리적 방법으로 제거되며, 그 결과 재료에 홈, 통로 및 배선이 형성됩니다.
8. 이온 주입
외래 원자가 높은 속도로 실리콘에 주입(도핑)됩니다. 이로 인해 전기적 특성이 바뀌고 트랜지스터가 스위칭할 수 있게 됩니다.
9. 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing (CMP))
웨이퍼 표면은 화학적 기계적으로 평탄화됩니다. 이는 특히 고급 칩에서 다층 구조를 가능하게 합니다.
10. 웨이퍼 다이싱
웨이퍼는 소위 다이(Dies)로 분리됩니다. 각 다이는 나중에 독립적인 마이크로칩이 됩니다. 이는 레이저나 플라즈마를 통해 특히 정밀하게 이루어집니다.
11. 테스트
각 칩은 전기적으로 테스트됩니다 – 먼저 기능적으로, 이후에는 부하와 온도 하에서 테스트.
반도체 제조를 위한 당사 제품
당사의 레이저 및 플라즈마 애플리케이션은 칩 제조의 모든 주요 생산 단계에서 사용됩니다.
레이저 사용에 대해 지금 바로 자세히 알아보십시오!
칩 제조에서의 거의 모든 생산 단계 시작 전, 진행 중, 완료 후에 레이저 테크놀로지가 중요한 역할을 합니다. 모든 반도체 제조사와 후가공 업체는 각자 고유한 프로세스 체인을 가지고 있으며, 그 안에서 서로 다른 단계에 레이저를 사용할 수 있습니다.
TRUMPF가 칩 산업에 미치는 영향
TRUMPF 고출력 레이저가 EUV 리소그래피를 가능하게 하는 방법.
당사의 글로벌 파트너십
차세대 칩은 에너지 소비를 최소화하도록 만들어집니다. 칩 자체도 가능한 한 전력을 적게 사용하도록 제조되어야 하며, 설비는 365일, 하루 24시간 중단 없이 가동되어야 합니다. TRUMPF는 칩 공장의 모든 관련 장비 공급업체를 제조 솔루션 측면에서 지원함으로써, 이러한 요구사항을 충족시킵니다. 혁신을 선도하는 기업으로, 우리는 마이크로칩 생산에서 효율성과 지속 가능성을 높이기 위해 전자장치 및 레이저 솔루션을 제공합니다. 수십 년간 TRUMPF는 아시아, 미국, 유럽에 있는 반도체 산업의 선도적인 공급업체들과 긴밀한 파트너십을 유지해왔습니다. 이러한 신뢰와 긴밀한 협력 덕분에, 고객의 높은 요구사항을 충족하는 혁신적인 솔루션을 개발할 수 있습니다.
성공적인 협력의 한 예로는, 세계 최대의 리소그래피 시스템 제조사인 ASML과의 장기적이고 긴밀한 협력을 들 수 있습니다. TRUMPF는 EUV 테크놀로지를 위한 고출력 레이저를 공급함으로써, 세계에서 가장 강력한 마이크로칩 제조를 가능하게 합니다. 실리콘 웨이퍼 제조 공정에서도 TRUMPF 발진기는 코팅 및 식각 공정에 안정적이고 정밀한 에너지를 공급합니다. TRUMPF 레이저 테크놀로지는 포토마스크와 극소형 칩 구조의 품질 검사를 포함한 다양한 애플리케이션에서 사용됩니다.
최고를 향한 세계
첨단 테크놀로지 기업으로서 당사는 반도체 산업의 미래를 적극적으로 만들어가며, 혁신을 통해 디지털 혁명에 크게 기여하고 있습니다. 앞으로의 과제는 한층 더 효율적인 제조 솔루션을 개발하고, 파트너십을 공고히 하여 테크놀로지의 경계를 계속 넓혀가는 것입니다.
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늘 알고 싶었던 모든 것...
반도체는 전기 전도도가 도체(예: 구리)와 절연체(예: 유리) 사이에 있는 재료입니다. 대표적인 반도체 재료로는 실리콘이나 게르마늄이 있습니다. 전도도는 도핑(외래 원자 주입) 및 온도나 빛과 같은 외부 요인에 의해 의도적으로 조절될 수 있습니다. 이로 인해 반도체는 트랜지스터, 다이오드, 집적회로와 같은 전자장치 부품에 이상적으로 적합합니다. 반도체 산업은 데이터 웨어하우스, 인공지능 및 소형화의 영향으로 빠르게 성장하고 있습니다. 트렌드는 점점 더 성능이 뛰어나면서도 동시에 더 작은 반도체로 이동하고 있습니다. 전문가들은 이 발전을 나노미터 레이스(Nanometer Race)라고 부릅니다. TRUMPF의 레이저 및 플라즈마 테크놀로지는 EUV 리소그래피, 코팅, 노광, 식각과 같은 공정에 필수적입니다. 이러한 테크놀로지가 없으면 최신 반도체 칩 세대의 제조는 불가능합니다.
트랜지스터는 전기 신호를 스위치나 증폭기로 작동시키는 전자장치 부품입니다. 트랜지스터는 현대 마이크로전자 기술의 핵심이며, 프로세서, 메모리 칩, 대부분의 디지털 기기의 기반이 됩니다. 한 칩에 더 많은 트랜지스터가 포함될수록 연산 성능이 향상됩니다.
반도체는 일반적으로 수백, 때로는 천 개가 넘는 제조 단계를 거칩니다. 반도체를 제조하는 데는 몇 달이 걸립니다. 크게 단순화하면 반도체 공정은 열 단계로 설명할 수 있습니다:
1. 제조는 고순도 실리콘을 성장시켜 얇은 판으로 절단되는 웨이퍼에서 시작됩니다.
2. 이 웨이퍼는 이후 공정에 필요한 매끄러운 표면을 위해 연마됩니다.
3. 리소그래피 공정에서는 감광성층(포토레지스트)을 도포하는데, 이 층이 나중에 회로 구조를 형성하는 기준이 됩니다.
4. EUV 리소그래피와 같은 극도로 정밀한 노광 공정을 통해 웨이퍼 위에 매우 작은 패턴이 투사됩니다.
5. 그 다음 원하는 구조가 드러나게 되도록 노광된 영역을 화학적으로 현상합니다.
6. 식각 공정(예: 플라즈마 식각)을 통해 재료 층을 제거하여 배선과 트랜지스터를 형성합니다.
7. 그 다음에는 도핑 공정을 수행하는데, 이 과정에서 외래 원자를 주입하여 실리콘의 전기적 특성을 변화시킵니다.
8. 트랜지스터 간의 복잡한 연결을 만들기 위해 금속과 절연체로 이루어진 여러 층이 증착됩니다.
9. 수백 번의 이러한 단계 후, 웨이퍼는 테스트를 거치고 개별 칩("다이")으로 절단됩니다. 이 과정을 웨이퍼 다이싱이라고 부릅니다.
10. 마지막으로 칩은 패키징되고, 검사 과정을 거친 뒤 스마트폰, 컴퓨터, 자동차와 같은 기기에 사용될 수 있도록 승인됩니다.
1. 정보 및 통신 기술
반도체는 컴퓨터, 서버 및 스마트폰에서 연산 과정을 제어합니다. 디지털 통신, 클라우드 컴퓨팅, 사물인터넷(IoT)에도 필수적입니다.
2. 인공지능과 데이터 센터
고성능 칩은 AI 애플리케이션과 빅데이터 분석을 위해 방대한 데이터를 처리할 수 있게 합니다.
3. 자동차 산업
차량에서 반도체는 운전자 지원 시스템, 전기차, 인포테인먼트, 자율 주행에 필수적입니다.
4. 의료 기술
반도체는 정밀 영상 촬영, 진단 시스템, 심지어 임플란트형 의료기기까지 가능하게 합니다.
5. 산업 및 자동화
반도체는 산업 제조에서 센서, 제어 시스템, 로봇 시스템을 구동합니다.
AI 애플리케이션은 막대한 연산 능력을 필요로 합니다. 칩의 성능이 높을수록 AI 모델을 더 빠르고 효율적으로 학습시키고 사용할 수 있습니다. 따라서 반도체 테크놀로지의 발전은 AI 개발을 크게 촉진합니다. 가장 성능이 높은 칩을 제조하기 위해서는 EUV와 같은 TRUMPF 테크놀로지가 사용됩니다.
AI 칩은 머신러닝과 인공지능을 위한 복잡한 알고리즘을 칩 위에서 직접 실행하도록 특별히 설계된 프로세서입니다. AI 칩은 대량의 데이터를 병렬로 처리할 수 있는 능력으로 일반 프로세서와 구별됩니다.
AI 칩은 전통적인 반도체 테크놀로지와 혁신적인 패키징 공정을 결합한 고도로 복잡한 제조 공정에서 만들어집니다. 그 다음 실제 연산 코어는 대부분 실리콘을 기반으로 나노미터 구조로 제조됩니다.
이 칩들은 방대한 데이터를 실시간으로 처리하기 위해 극히 높은 성능과 에너지 효율성을 가져야 합니다. 따라서 제조사들은 점점 더 첨단 패키징(Advanced Packaging)을 사용하고 있습니다. 이 과정에서 여러 개의 칩이 인터포저라고 불리는 연결층 위에 결합됩니다.
실리콘 인터포저는 오랫동안 표준이었지만, 크기와 비용에서 한계에 부딪혔습니다. 이에 대한 해결책은 유리 인터포저입니다. 유리는 더 저렴하고, 큰 패널에서 가공할 수 있으며, AI 시스템을 위한 복잡한 칩 패키지를 가능하게 합니다. 층들 간의 전기적 연결을 만들기 위해, 유리에는 수백만 개의 미세한 구멍을 드릴링해야 합니다 (소위 Through Glass Vias(TGV)). 여기에도 TRUMPF의 레이저 기술이 사용됩니다.
무어의 법칙에 따르면, 마이크로칩의 트랜지스터 수는 약 2년마다 두 배로 늘어나고, 연산 비용은 줄어든다고 말합니다. 그 결과 칩의 크기는 그대로이면서 성능은 지속적으로 향상됩니다. 칩 소형화를 이어가기 위해 EUV 리소그래피와 새로운 칩 아키텍처(예: 3D 구조)와 같은 테크놀로지가 사용됩니다. 이 법칙은 1965년 인텔 공동창립자인 고든 무어(Gordon Moore)가 제시했습니다. 이는 자연법칙이 아니라, 반도체 산업에서 혁신 속도를 보여주는 관찰입니다.
1. 소형화 및 정밀도
반도체 산업은 나노미터 수준의 점점 더 작은 구조를 만들어야 한다는 엄청된 압박을 받고 있습니다. EUV 리소그래피와 플라즈마 발진기는 실리콘 웨이퍼 위에 3D 구조를 형성하기 위해 극도로 정밀하게 작동해야 합니다. 아주 작은 오차도 불량품과 높은 비용으로 이어집니다. 나노미터 수준의 공차 때문에 품질 관리(계측)가 점점 더 복잡해지고 있습니다.
2. 에너지 소비 및 지속 가능성
에너지 효율은 운전비용을 낮추고 지속 가능성 목표를 달성하기 위해 매우 중요합니다. 따라서 플라스마 발진기와 레이저 시스템은 가능한 한 에너지 효율적으로 작동해야 합니다.
3. 공급망 및 품질보증
전체 공급망은 무결점 품질을 보장해야 합니다. 공급업체의 취약점은 생산에 위험을 초래할 수 있습니다. TRUMPF는 파트너와 공급업체에게 엄격한 품질 기준을 요구합니다.
4. 생산 시스템의 가용성
반도체 생산은 아시아에 크게 집중되어 있습니다. 장비 공급업체는 고장 시간을 방지하기 위해 전 세계 반도체 제조사에 최고 수준의 서비스 품질을 제공해야 합니다. 따라서 TRUMPF는 대만 등 지역 서비스 허브와 기술 센터에 투자를 하고 있습니다.
리소그래피는 반도체 제조의 핵심 공정으로, 전자 회로의 구조를 실리콘 웨이퍼에 전사하는 과정입니다. 이 과정에서 특수 코팅 장비가 웨이퍼 위에 감광성층(포토레지스트)을 도포합니다. 그 다음 리소그래피 시스템이 빛을 이용해 원하는 패턴을 노광하고 화학적으로 현상합니다. 이러한 구조가 칩 위의 트랜지스터 및 기타 부품의 기반을 형성합니다. 이 분야에서 가장 발전된 테크놀로지는 EUV 리소그래피입니다. 이 테크놀로지는 극도로 짧은 파장의 빛을 이용하여 나노미터 수준의 정밀한 구조를 만듭니다. EUV 리소그래피 없이는 가장 성능이 뛰어난 마이크로칩을 제조할 수 없습니다. EUV 리소그래피는 2년에 한 번씩 트랜지스터 수가 두 배가 된다는 무어의 법칙을 구현하는 데 결정적입니다.
웨이퍼는 마이크로칩 제조의 기초 재료입니다. 이 웨이퍼는 고순도 실리콘으로 만들어지며, 먼저 단결정으로 성장시키고 이후 얇은 판으로 절단됩니다. 이 얇은 판은 평탄한 표면을 만들기 위해 연마됩니다. 웨이퍼 위에서는 리소그래피, 노광, 식각 및 도핑 과정을 거쳐 회로 구조가 만들어집니다. 수백 번의 공정 단계 후, 웨이퍼는 테스트를 거치고 개별 칩("다이")으로 절단됩니다.
웨이퍼 다이싱은 웨이퍼에서 개별 반도체 칩을 분리하는 과정을 말합니다. 반도체 공정의 백엔드에서 핵심 단계입니다.
기계식 톱 절단, 스텔스 다이싱, 어블레이션 레이저 다이싱, 그리고 플라즈마 다이싱.
플라즈마 식각은 이온화된 가스(플라즈마)를 이용하여 웨이퍼 표면의 재료를 제거하거나 구조를 형성하는 방법입니다. 이 공정은 정밀한 칩 구조를 구현하는 데 필수적입니다.
반도체 칩 제조를 위해 플라즈마를 생성하고 제어할 수 있도록 고주파 전기 에너지를 공급하는 장치입니다.
Through Glass Vias(TGV)는 유리 내부에 형성된 미세한 도전성 관통 비아로, 칩 패키지의 서로 다른 층들 간에 전기적 연결을 가능하게 합니다. TGV는 신호 경로를 단축하고 에너지 손실을 최소화하기 때문에 고성능 애플리케이션에 핵심 역할을 합니다.
반도체 생산에는 많은 에너지를 필요로 합니다. 반도체 기업은 에너지 효율적인 테크놀로지와 순환 경제를 채택함으로써 CO₂배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 여기서 TRUMPF의 테크놀로지는 중요한 역할을 합니다. 지속 가능성은 가족기업인 TRUMPF에 있어서 DNA의 일부입니다. 따라서 우리는 EUV 리소그래피와 같은 미래 지향적인 테크놀로지에서 에너지와 재료를 효율적이고 절약적으로 사용하는 것을 가장 중요하게 생각합니다.
