최신 전자 기기의 심장부인 반도체 칩은 75년 전 오늘 처음 도입된 기술인 트랜지스터를 기반으로 제작됩니다.
IEEE 및 Electron Devices Society를 포함한 기술 산업 전반에 걸쳐 동료들과 협력하면서, KLA는 1947년 12월 16일 포인트 컨택트 트랜지스터의 랩 시연을 통해 현대 전자 기술의 경로를 바꾸어 놓았던 John Bardeen 및 Walter Brattain의 혁신을 기념하고자 합니다. 이후 Bell Labs의 William Shockley가 수정하고 정교하게 만든 트랜지스터는 TV, 라디오, 전화 네트워크 및 초기 컴퓨터에서 일반적으로 사용되었던 레거시 진공 튜브보다 훨씬 신뢰성 있고 효율적이었습니다.
결정적으로, 이러한 초기 트랜지스터는 진공 튜브 크기의 1/50에 불과했습니다.
트랜지스터가 발명되기 전에는, 열이온 튜브 기반 통신 및 컴퓨팅 장치에 전원을 공급하려면 랙과 일부 경우에 하드웨어 부품으로 가득 찬 공간이 있어야 했습니다. 이 작고 단단한 트랜지스터의 출현은 이러한 장치가 결국 현재 우리가 즐기는 포켓형의 작은 폼 팩터로 축소될 수 있다는 것을 의미했습니다. 오늘날의 경량 및 휴대용 전자 기기에 들어가는 반도체 칩은 수십 억 개의 트랜지스터가 포함될 수 있습니다.
기능적으로 트랜지스터는 두 가지 용도로 설계됩니다. 트랜지스터는 게인의 특성을 이용하여 전기 신호의 흐름을 조절 및 증폭하여 높은 출력 전력을 얻을 수 있습니다. 또는 회로에서 전류를 온오프로 바꾸어주는 스위치로 작동할 수 있습니다. (오랫동안 전화 연결 설정을 위해 인간 전화교환원을 이용한 이후에 나중에 Bell Labs가 채택한 기능)
오늘날 MOSFET(금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터)은 가장 널리 활용되는 트랜지스터 형태입니다. 오늘날 트랜지스터 기술의 규모와 보급 정도, 그리고 글로벌 연결에서 상거래, 우주 여행에 이르기까지 사회에 미친 영향에 대해 감을 잡아보자면, 2018년 현재 제작된 트랜지스터는 13섹스틸리언 개 이상으로 인류 역사상 가장 많이 생산된 인공 물체라고 추정됩니다.
초라한 트랜지스터를 뒷받침한 혁신이 향후 수십 년 동안 트랜지스터 기술의 주요 도약을 위한 발판을 만들었습니다. 트랜지스터가 독립형 부품에서 칩에 통합되는 부품으로 옮겨가면서 무어의 법칙에 의한 경로를 따르게 되었습니다. 이 법칙은 1975년 수정에서 집적 회로의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 늘어날 것으로 예상했습니다. 1970년대 초, 칩에 수천 개의 트랜지스터가 있었던 것에 비해 오늘날의 고급 칩에는 수천억 개에서 수조 개에 달하는 트랜지스터가 있습니다. 이 기간 동안 반도체 칩 트랜지스터의 최소 크기는 10,000nm에서 <10nm로 감소했습니다.
사이즈의 축소 외에도 트랜지스터 공정 기술은 2000년대의 변형 트랜지스터와 하이케이 메탈 게이트 트랜지스터의 도입으로 발전했습니다. 그리고 지난 10년 동안 반도체 칩 제조업체는 평면에서 3차원 구조로 트랜지스터 아키텍처를 발전시켰으며, 현재 첨단 반도체 칩에 널리 사용되는 finFET 트랜지스터와 개발 중인 차세대 GAA(Gate All Around) 트랜지스터 구조가 있습니다.
트랜지스터의 크기가 감소하고 아키텍처의 복잡성이 증가함에 따라 반도체 칩 제조 공정 또한 발전했습니다. 오늘날의 반도체 칩 생산은 리소그래피, 식각, 증착, 주입, 세정, 폴리싱 등 수백 가지 공정 단계로 발전하여 나노 스케일 구조를 만들며 원자 스케일 정밀도인 경우도 많습니다. 이러한 단계들은 수십억 개의 트랜지스터를 형성하고, 반도체 칩을 구성하는 회로를 지원하여 수백 개의 반도체 칩이 웨이퍼를 구성하고, 하나의 반도체 칩 제조 공장에서는 매달 수만 개의 웨이퍼를 생산하여, 매년 전 세계적으로 1조 개 이상의 반도체 칩이 생산되고 있습니다.
KLA는 트랜지스터 기술을 발전시키는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 반도체 칩 제조사와 긴밀히 협력하면서 공정 제어 솔루션을 개발하여 차세대 트랜지스터 아키텍처를 개발할 때 복잡한 통합 문제를 이해하고 해결할 수 있도록 도와줍니다. 당사의 제품은 또한 반도체 칩의 대량 제조에 핵심적인 역할을 합니다. 이상이 있는지 생산 라인을 모니터링하고 트랜지스터와 전반적인 반도체 칩 기능 및 성능에 영향을 미칠 수 있는 결함 및 미묘한 이상을 발견합니다.
“대규모 상업적 스케일과 속도로 엄청나게 복잡한 IC 구조를 제조하는 능력은 트랜지스터의 75년 성공 스토리에 필수적이었습니다.”라고 KLA의 최고 기술 책임자인 Ben Tsai는 말합니다. “75년 전 이날 Bardeen과 Brattain이 보여준 혁신과 그 이후 오랫동안 반도체 엔지니어와 과학자들에 의해 이루어진 수천 가지 발견과 혁신이 역사의 흐름에 영향을 미쳤고 사회의 발전에 심오한 영향을 끼쳤습니다. 트랜지스터는 보다 접근 가능한 세계를 만드는 전자제품과 기술의 배후에서 서로를 더 잘 이해하고 교감하도록 도와줍니다. KLA는 겸허한 마음으로 이러한 혁명을 가능하게 하는 역할을 수행하며 앞으로 수십 년 동안 트랜지스터 기술을 발전시키는 데 도움이 될 연구개발을 지원하기 위해 최선을 다하고 있습니다.”
지난 75년 동안 트랜지스터의 진화는 전자 기기가 더욱 작고 전력 효율적이며 다재다능해지도록 만들었습니다. 수십억 개의 트랜지스터가 전화기, 태블릿, 자동차, 컴퓨터, 스마트 기기, 홈 자동화, 위성과 화성 탐사선의 반도체 칩을 구동하고 있습니다. 최초 트랜지스터 75주년을 맞이하여 세상을 움직이는 이 작은 기술을 축하합니다!