FinFET(핀펫), GAA (Gate All Around) 란?

 
 반도체 제조 공정은 작은 면적에 더욱 많은 회로를 그릴 수 있도록 소자 미세화를 지속적으로 진행하고 있습니다.

 소자 미세화가 되면 될수록 반도체 크기가 작아지면서 웨이퍼 한 장에 만들 수 있는 Chip이 많아져 생산성이 높아지고, 성능은 높일 수 있게 되는 것입니다.

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FinFET(핀펫) 이란?

 반도체는 선폭을 얼마나 더 좁게 구현할 수 있느냐로 기술력을 평가합니다.

 트랜지스터의 선폭을 지속적으로 줄이다 보면, 소스와 드레인 사이도 가까워지면서 누설전류를 발생시키는 Short Channel 현상이 나타나게 됩니다.

 이런 현상을 개선하기 위해 도입된 공정이 바로 3차원 구조의 공정기술인 FinFET 공정입니다.

 게이트와 채널이 3면에서 맞닫는 구조로 게이트와 채널의 접촉 면적을 키워 동작전압을 줄이며 평면(2D) 구조의 트랜지스터가 갖는 기술적 한계를 극복했습니다.

출처 : 삼성전자

 또한 게이트와 채널 간 접촉 면적이 넓을수록 효율이 높아지게 되는 장점이 있어 3 나노 공정까지도 할 용 되고 있습니다.

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GAA(Gate All Around)란?

 GAA 구조의 트랜지스터는 전류가 흐르는 채널의 4면을 게이트가 모두 감싸는 형태입니다.

 그렇기 때문에  전류 흐름을 핀펫 공정보다도 더욱 세밀하게 제어할 수 있어, 핀펫  트랜지스터의 한계를 극복할 수 있게 되었습니다.

 GAA(Gate-Al-Around) 기술은 삼성전자에서 가장 먼저 도입하였으며 3 나노 이하 공정부터 적용하고 있습니다. 반면 TSMC와 인텔은 3 나노 공정까지 핀펫구조를 활용하고 있습니다.

 삼성전자의 GAA구조는 트랜지스터를 종이처럼 얇고 긴 나노시트로 여러 장 적층 하여 만드는 방식입니다.
 
 삼성전자에서는 이 방식을 MBCFET(Multi Bridge Channel FET)라고 부르며, 나노시트의 너비도 조절이 가능해 높은 설계적 유연성을 가지고 있습니다.

출처 : 삼성전자

 또한 GAA 구조 트랜지스터는 5 나노 핀펫 트랜지스터 보다 공간은 35%, 소비전력은 악 50% 절감하면서도 성능은 약 30% 수준 개선할 수 있어 많은 장점을 가지고 있습니다.

 지금까지 FinFET 구조와 GAA구조에 대해 간단히 알아보았습니다.
 
머지않아 GAA 방식의 2 나노 이하 트랜지스터를 적용한 제품도 곧 볼 수 있을 것 같네요
 

 
 

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