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초보자도 손쉽게! 즐겁게! 쉽고 재미있게 공부하는 반도체 이야기

TECH/반도체 Story



 

 

 

 

여러분은 반도체에 대해 얼마나 알고 계신가요? 우리 주변에 반도체가 가까이 있고, 반도체 덕분에 편안한 일상생활이 가능하다는 것은 자주 들어서 모두가 알고 있을 거예요. 하지만 반도체 전공자가 아닌 이상, 반도체 관련 지식에 대해 정확히 알고 계신 분들은 많이 없으실 것 같은데요. 그렇지만 아직 속단은 이릅니다! 반도체에는 전문적인 용어와 같은 어려운 내용 외에도 우리들이 쉽게 이해할 수 있는 유익한 정보들이 많이 있기 때문인데요. 그런 의미에서 이번에는 반도체와 친해져 보는 시간을 가져보면 어떨까요? 우리들이 알지 못했던 반도체 이야기, 지금부터 함께 알아보러 떠나볼까요?

 

 

 







Q반도체를 가장 처음으로 발명한 사람은 누구인가요?

 




▲ (왼쪽부터) 존 바딘, 윌리엄 쇼클리, 윌터 브래튼



‘전구’하면 에디슨이 떠오르지만 ‘반도체’하면 처음 발명한 사람이 누구인지 잘 떠오르지 않죠? 그 이유는 바로, 반도체가 처음부터 완성품으로 발명된 것이 아니기 때문입니다. 현재의 반도체 역할을 하는 최초의 발명품은 ‘트랜지스터’라고 볼 수 있는데요. 여기서 반도체는 논리적인 수식을 전기적인 신호를 이용해 제어할 수 있는 역할을 한다는 것을 의미합니다. 맨 처음 멀리 떨어져 있는 사람들이 메시지를 주고받기 위해 전기 신호를 개발하게 되었고, 끊김 현상이 심한 전기신호를 증폭하기 위해 다음으로 진공관이 개발되었습니다. 하지만 유리로 만들어진 진공관은 깨지기 쉽고 발열이 심해 이를 전자소자로 대체하기 위한 연구가 진행되었는데요. 그 과정에서 1947년 벨 연구소의 윌리엄 쇼클리, 월터 브랜튼, 존 바딘 등 3명이 바이폴라접합 트랜지스터를 개발하며 세계 최초의 반도체를 만들게 되었습니다. 트랜지스터란 명칭은 전도성(Transconductance or Transfer)과 배리스터(Varistor: Variable Resistor, 반도체저항소자)의 합성어라는 사실, 꼭 알아두세요!



<< '최초의 트랜지스터 이야기'  자세히 알아보기






Q우리가 흔히 접하는 전자제품 속에도 반도체가 활용되고 있나요?

 



▲ 다양한 반도체가 포함되어 있는 노트북

 


실제로 우리 주변에서 반도체가 내장되어 있지 않은 전자 제품을 찾아보기 힘들다고 해도 과언이 아닙니다. 학교생활에 필수인 노트북부터 항상 손에서 떨어지지 않는 휴대폰 집으로 가는 버스와 지하철의 교통카드리더기, 집에서 만나는 TV, 전기밥솥, 냉장고 등 우리가 걸어다니고 생활하는 곳곳에서 만나는 거의 모든 기기들 안에는 반도체가 들어있다고 할 수 있는데요. 또한 다양한 전자기기들에는 한 개의 반도체가 아닌 다양한 반도체가 탑재되어 있는데요. 스마트폰만 하더라도 정보를 저장하는 NAND Flash와 정보를 빠르게 읽고 쓸 수 있게 하는 모바일 DRAM을 한패키지에 구성한 MCP, 카메라 기능을 위한 CIS, 컴퓨터의 CPU역할을 하는 AP 등의 반도체가 탑재되어 있답니다. 

이렇듯 우리 주변에서 만나는 수많은 전자제품 안에는 각기 다른 역할을 하는 다양한 반도체가 탑재되어 있어 우리의 일상을 더욱 편리하게 도와주고 있습니다.

 

<< '일상 속에서 만나는 반도체'  자세히 알아보기

<< '데이트 속에서 만나는 반도체'  자세히 알아보기






Q반도체도 전자기기처럼 기대수명이 있나요? 그리고 가장 짧은 수명을 가진 반도체부품도 궁금합니다!


맞습니다! 반도체를 계속해서 쓸 수 있다면 좋겠지만 아쉽게도 반도체 역시 기대수명이 존재한답니다. 그 이유는 바로 ‘열’ 때문인데요. 무언가를 계속하여 마찰시키면 열이 발생하듯, 전자회로에도 전류가 흐르면서 열이 발생하게 된답니다. 이 열이 부품의 특성에 영향을 미쳐 수명을 짧게 만드는 것이지요. 반대로 열 전도율이 좋은 소재로 반도체를 만들면 내부에 생긴 열을 외부로 빠르게 전달할 수 있으므로 반도체는 안정되게 유지하고 수명을 연장시킬 수 있어요. 그래서 현재 반도체 산업 쪽에서는 반도체의 수명을 늘리기 위해서도 다양한 노력을 기울이고 있답니다. 




▲ 반도체의 한 종류인 콘덴서

출처: 네이버 지식백과(http://terms.naver.com)



그럼 반도체 중에서도 가장 짧은 수명을 갖고 있는 반도체는 누구일까요? 수명이 가장 짧은 반도체 부품으로는 ‘콘덴서’가 있는데요! 콘덴서는 직류는 흐르지 못하게 하지만 교류는 통하게 해주며, 에너지를 모으는 역할을 하는 반도체 부품입니다. 보통 2000~3000시간의 수명을 갖고 있으나 온도에 영향을 받으면 1년도 못 쓸 수 있어요. 짧은 수명마저도 열에 쉽게 영향을 받아 깎일 수 있으므로 전자제품을 오래오래 사용하고 싶으시다면 열관리가 가장 중요한 관건이 되겠죠?







Q개발도상국이었던 우리나라가 첨단 산업인 반도체 분야에 강국이 된 것이 신기해요!


국내 반도체 산업은 1965년 미국계 기업의 국내 진출로 처음 도입되었습니다! 자체 기술로 본격 개발하기 시작한 년도는 1980년대 초인데요. 산업에 늦게 뛰어 들고 기술력도 부족했던 우리나라의 반도체 산업이 어떻게 오늘날 세계 반도체 산업을 주도 하게 된 것인지 세가지로 정리해 보았습니다.


첫 번째로는, 당시 국내 상황이 외국에 비해 저임금으로 노동력을 쉽게 공급할 수 있어 조립가공분야가 발전하기 좋은 환경이었다고 해요. 두 번째로는, 연구개발에서는 상호협력 체제를 구축하면서 정부의 적극적인 지원과 기업들의 공동연구가 선진국의 기술을 따라잡는 데 큰 공헌을 했다는 점입니다. 정부에서 1985년 세웠던 '반도체 산업 종합 육성 대책'이 그 예가 되겠네요! 마지막으로 반도체 산업에 뛰어든 기업 간의 치열한 경쟁 덕분에 더욱 품질 좋은 반도체가 생산되면서 지금의 반도체 산업이 있게 되었다고 하는데요. SK하이닉스도 국내 반도체 발전 역사를 함께 해오면서 지금까지 반도체 산업을 이끌고 있다는 점! 꼭 기억해주세요.




Q반도체 제작 공정에서 '물'이 중요하다고 들었어요! 반도체와 물은 왠지 거리감이 있어 보였는데, 정말로 물이 그렇게 중요한 요소인가요?


사람의 몸에서 가장 중요한 요소가 물이듯, 반도체를 만드는 FAB안에서도 물은 없어서는 안될 중요한 요소로 사용되고 있는데요. 첫번째로 반도체 제조공정 중의 '세정' 단계에서 사용되는 물을 말할 수 있습니다. 세정 공정은 식각, 노광, 증착공정 등의 반도체 공정 전후 단계에서 반드시 거쳐야 하는 필수 공정으로, 웨이퍼 가공 공정시 혹은 운송시에 웨이퍼 표면에 달라붙은 미세한 먼지를 제거하는 과정을 거치는데요. 이때 대량의 물이 사용된답니다. 반도체가 점점 미세화되어 감에 따라 아주 작은 이물질이더라도 꼭 제거해야만 정확히 동작하는 반도체가 될 수 있기 때문에, 물이 필요한 세정공정은 당연 필수공정이랍니다.




▲ 세정 공정에서 사용되고 있는 물



또한 반도체 공정에서 각종 가스 등 화학물질을 사용하는데요. 외부 배출시 오염된 물질이 없도록 정화하는데 이를 세정하는 것도 바로 물입니다. 반도체 공정이 이루어지는 클린룸의 온습도 조절에도 물이 사용됩니다. 클린룸은 항상 일정한 온습도를 유지해야 하기 때문이지요. 하지만 반도체 공정에서 쓰이는 물은 일반 물보다 더 등급이 높은 '초순수 물'이라고 합니다. 반도체가 얼마나 민감한 아이인지 잘 이해가 가는 부분이 될 수 있겠네요!



Q그렇다면 반도체 공정에서 ‘클린룸’이 정말 중요한 역할을 하겠네요! 어떻게 그렇게 먼지 하나 없게 유지 할 수 있는 걸까요?


아주 작은 먼지에서도 문제가 발생할 수 있는 반도체 공정에서 클린룸은 가장 기초적이고 많은 주의를 기울여야 하는 공간이에요. 그러므로 클린룸을 안전하게 유지하기 위해서는 바깥 대기환경에 존재하는 오염요소들에 대해서도 보호된 환경이 필요한데요. 클린룸에서는 내부공기 순환과 방진복 착용을 통해 먼지 하나 없는 공간을 유지할 수 있습니다. 클린룸 내의 공기 순환 구조는 천장과 바닥에 설치된 필터와 순환기를 통해 24시간 쉬지 않고 항상 맑은 공기가 순환될 수 있도록 설계 되어있어요. 이뿐만 아니라 공기 순환 구조는 더 완벽한 공기 청정도를 유지하기 위해서 365일 일정 습도와 온도를 조절 할 수 있는 기능도 있다는 사실! 정말 신기하지 않나요?



 

▲ 클린룸 내부 모습


또한 바깥 환경에서 입던 옷은 미세한 먼지가 많아 클린룸 내부에 치명적일 수 있기 때문에 항상 깨끗한 방진복으로 갈아 입고 클린룸을 입장해야 합니다! 반도체가 만들어지는 바로 그 곳, 클린룸과 청정도에 대한 자세한 이야기가 궁금하시다면 SK하이닉스의 블로그를 참조하세요!



<< '클린룸&청정도'  자세히 알아보기









Q반도체에 대한 정보를 쉽게 접할 수 있는 방법이 있을까요? 비전공자도 이해할 수 있을 만한 추천방법들을 소개해주세요!


평소 반도체에 대한 관심이 많으셨다면 학회나 세미나에 참여해보는 것이 가장 좋을 것 같습니다. 정기적으로 진행되는 포럼부터 기업에서 진행하는 다양한 세미나가 상시적으로 열리고 있기 때문에, 검색을 통해 쉽게 정보를 얻으실 수 있어요. 반면 반도체에 대한 상식이 전혀 없는 초보자라면, 반도체 전시회를 통해 반도체에 대해 알아가는 것도 하나의 방법이 될 수 있는데요. 직접 반도체를 볼 수 있고 모르는 부분은 설명을 들을 수 있어서 반도체를 잘 모르는 사람에게도 유용하답니다. 국내 제일 큰 규모와 다양한 프로그램으로 자리 잡은 전시회로 국제반도체 대전인 i-SEDEX와 반도체 제조기술 전시회인 세미콘코리아에 견학해보시는 것을 추천하고 싶네요! 



<< '2015 i-SEDEX'  자세히 알아보기

<< '세미콘코리아 2016'  자세히 알아보기






Q반도체를 쉽고 재미있게 접할 수 있는 방법이 있을까요? 책이나 영화, 관련 사이트가 있다면 추천해주세요.





▲ 쇼클리가 들려주는 반도체 이야기

출처 : 네이버북스(http://book.naver.com)



반도체를 딱딱하고 어렵다고 생각하신 분들에겐 가볍게 읽으실 수 있는 <쇼클리가 들려주는 반도체 이야기>를 추천합니다. 노벨 물리학상을 받은 저자 ‘쇼클리’는 처음부터 독자를 ‘청소년’으로 설정하여 글을 썼기 때문에, 우리가 기존에 접했던 반도체 관련 도서보다 한결 이해하기 편하실거예요. 반도체에 관련해서 독자가 가질 수 있는 질문들에 대한 답변이 대화체로 기술되어 있고, 중간중간 이해를 도와주는 삽화가 들어있어 정말 유용한 책이랍니다. 반도체에 대한 내용들이 선생님이 들려주듯 친절하게 서술되어 있으니, 반도체를 처음 접하거나 기존에 관심 있던 분들 모두가 보기 적합한 난이도라고 생각됩니다.





▲ 영화 <마이너리티 리포트(Minority Report)>

출처 : 네이버무비 (http://movie.naver.com)



혹시 활자로 반도체를 공부하기가 지루하다면 영화 <마이너리티 리포트(Minority Report)>를 감상해보세요. 2002년에 개봉된 이 영화의 주된 시간적 배경은 2054년으로, 2000년 초반에 사람들이 미래에 반도체가 어떻게 발전되어 있을지 예상한 모습들을 찾아볼 수 있는데요. 톰 크루즈가 연기한 ‘존 앤더튼’이 미래인 2054년에 투명 디스플레이를 손가락으로 터치하며 범죄가 발생한 현장을 살펴보는 장면이 특히 관객들의 눈을 사로잡았던 작품이랍니다. 영화 속에 나타나는 무기, TV, 카메라, 거리의 전광판까지 투명할 뿐만 아니라 접히고 휘어지기도 하는데요. 이러한 미래 전자제품이 실현되기 위해서는 반도체가 꼭 필요하겠죠? 2000년 초반에 상상한 2054년의 반도체가 들어간 IT기기 모습들 중에서 2016년 현재에 실현되어 있는 것들을 찾아 비교해보면서 재미있게 즐기듯 반도체를 공부하실 수 있으실 거예요.

마지막으로, 여러분이 지금 이 기사를 보고 있는 SK하이닉스 공식 블로그 ‘하이라이트’ (blog.skhynix.com)를 강력 추천 드립니다! SK하이닉스의 대학생 기자단 ‘영하이라이터’가 직접 작성한 게시물부터 전문 집필진이 작성한 게시물까지 보기 쉽게 잘 정리되어 있답니다. 반도체가 생소한 사람들을 위한 반도체 인포툰부터 반도체 전문기자가 들려주는 심도 깊은 반도체 이야기까지 반도체에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있기 때문이죠. 하이라이트 블로그만 방문하셔도, 반도체 분야에 대한 새로운 소식과 발전 방향을 한 눈에 파악할 수 있으니 그야말로 ‘반도체 정보의 보고’ 라고 말씀드릴 수 있겠네요!

 

 


 

영하이라이터와 함께 알아본 반도체 이야기, 어떠셨나요? 너무나 어렵게만 느껴졌던 반도체가 조금 쉽게 느껴지시지 않았나요? 최근 신 성장 분야로 주목 받는 기술을 보면 무선인터넷(IoT), 자율주행자동차, 빅데이터, 소프트웨어 보안, 스마트기기 등 참으로 다양한데요. 이와 같은 기술의 혁신에 반도체가 매우 중요한 역할을 하고 있다는 점은 다들 알고 계실 거예요. 그래서 앞으로의 반도체 기술과 산업이 더욱 기대되는 되는 것 같습니다. 이제 우리의 생활에서 떨어질 수 없는 반도체, 앞으로 좀 더 관심을 갖고 반도체에 대해 공부해보시는 건 어떠세요?

 

 







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  • 2016.03.22 01:59 ADDR 수정/삭제 답글

    비밀댓글입니다

    • Favicon of http://blog.skhynix.com SK하이라이트 2016.03.22 11:09 신고 수정/삭제

      안녕하세요 상혁 님! 알려주신 오타는 빠르게 수정했습니다 하하하^^; 감사합니다!



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