FD-SOI, 7nm까지 작업

오늘, 그르노블에 위치한 프랑스 연구소인 CEA-Leti는 유럽에 10nm 및 7nm FD-SOI 기반 디지털, 아날로그 및 RF 집적 회로를 위한 파일럿 라인을 설립한다고 발표했습니다.

Fames Pilot Line이라 불리는 이 라인은 OxRAM, FeRAM, MRAM, FeFET 내장형 비휘발성 메모리, RF 스위치, 필터 및 커패시터, DC-DC 컨버터용 통합 인덕터, 이기종 및 순차적 3D 통합을 특징으로 하여 제조 공정을 만듭니다.

이전 보도에 따르면, 프랑스 정부가 수립한 청사진에 따르면, 프랑스 정보기술 전자 연구소(Laboratoire délectronique des technologies de linformation, CEA-Leti)는 5년 동안 5억 유로 이상을 투자하여 완전히 빈 실리콘 절연 금-산소 반결정(FD-SOI) 기술을 개발하여 유럽 연합의 요구 사항을 반영하는 동시에 반도체 분야에서 국가의 자율성을 보장할 계획입니다. 이 기술의 장점을 활용하여 생태적 및 디지털 전환을 촉진하고, 10nm FD-SOI 칩을 주요 목표로 삼아 자동차, 휴대전화 제품 및 사물 인터넷 분야에서 증가하는 제품 성능 및 에너지 효율성 요구 사항을 충족하고자 합니다.

이 투자는 2025년 초에 운영을 시작할 예정인 2,000-제곱미터 규모의 전용 클린룸을 건설하는 것을 의미하며, 유럽 연합은 R&D와 산업화를 촉진하는 데 필요한 중요한 규모에 기여할 것으로 기대됩니다. 기술 이전의 주요 대상은 프랑스 남동부 크롤에 있는 ST Microelectronics와 Global Foundries의 합작 슈퍼 반도체 팹(méga-fab)으로, 고급 FD-SOI 회로의 대량 생산을 담당하게 됩니다.

CEA-Leti의 CTO인 장 르네 레케페이는 "Fames Pilot Line은 다양한 최첨단 기술을 통합하고 결합함으로써 파괴적인 시스템 온 칩 아키텍처로의 문을 열고 미래의 칩을 위한 보다 스마트하고 친환경적이며 효율적인 솔루션을 제공할 것입니다."라고 말했습니다.

"소재 공급업체와 장비 제조업체부터 패블리스 기업, EDA, IDM, 시스템 기업, 최종 사용자에 이르기까지 최소 43개 기업이 공식적으로 Fames에 대한 지지를 표명했습니다." CEA-Leti가 말했습니다. 파일럿 라인은 대학, RTO, 중소기업, 산업 기업을 포함한 모든 EU 이해 관계자와 모든 유사한 생각을 가진 국가에 공개 입찰을 통해 공개되며, 요청 시 공정하고 차별 없는 선정 절차를 따릅니다.

자금은 참여 회원국과 유럽의 첨단 반도체 제조를 주도하는 EU 기관인 "Chiefs JU"에서 지원될 예정입니다.

"Chips JU는 주요 분야에서 공공-민간 파트너십의 촉매제이자 모델이 되는 것을 목표로 합니다."라고 전무 이사인 야리 키나렛이 설명합니다. "이 파일럿 라인은 주요 반도체 기술의 개발을 주도하고 유럽의 여러 기업 간의 협업을 촉진할 것입니다." 이 FD-SOI 파일럿 라인 외에도 Chip JU는 2nm 및 더 작은 IC 제조 기술을 위한 파일럿 라인에 자금을 지원할 것입니다.

FD-SOI를 7로 축소나노미터

CHIPS 법에 앞서 협의 단계에서 EU는 마이크로일렉트로닉스 연구의 3대 선도 기관인 CEA-Leti, imec, Fraunhofer에 2030년까지 생산량을 두 배로 늘리겠다는 유럽의 목표를 어떻게 지원할 수 있는지 물었고 전략적 로드맵에 대한 조언을 요청했습니다. 그들의 권고안에는 프랑스 그르노블에 완전 고갈된 실리콘 온 인슐레이터(FD-SOI) 파일럿 라인을 설립하여 FD-SOI 공정 기술을 10nm로 확장하는 데 도움이 되는 것이 포함되었습니다.

더 멀리 조준할 수 있는데 왜 10나노미터를 목표로 삼는가? 유럽 위원 티에리 브르통은 FD-SOI를 7nm로 줄이겠다고 제안하며 더 높은 주장을 내세웠다. 비판이 넘쳐났지만 그는 굴하지 않았다.

작년 9월 그르노블 근처 베르낭에 있는 Soitec SiC 공장 개관식에서 연설한 브르통은 "우리가 이것을 성취하고자 열망하고 유럽 차원에서 함께 성취한다면, 우리는 그것을 이룰 수 있습니다."라고 말했습니다.

"CHIPS 법의 일환으로 우리는 10억 달러 규모의 FD-SOI 파일럿 라인을 포함한 3개의 파일럿 라인에 자금을 할당했으며, 이를 통해 가능한 모든 테스트를 수행할 수 있을 것입니다." 그는 총회에 이렇게 말했습니다. "우리는 여러분이 미래 시장에 대비해야 하기 때문에 2nm 이하 또는 7nm 공정을 달성하도록 도울 것입니다."

전력 반도체의 에너지 효율을 개선하는 것이 탄소 중립을 달성하는 열쇠로 여겨진다. CEA-Leti는 FD-SOI가 솔리드 스테이트 실리콘의 동등한 트랜지스터보다 25% 더 빠르고 최대 40% 적은 에너지를 소모한다고 주장한다.

FD-SOI는 그르노블 지역에서 시작되었으며 20년 이상 CEA-Leti의 연구 개발의 주요 초점이었습니다. 이 기술은 실리콘 기판에 초박형 절연층과 매우 얇은 실리콘 필름을 사용하여 트랜지스터 동작을 더 잘 제어합니다. 이 아키텍처는 또한 작동 중에 스위칭 속도를 동적으로 조정할 수 있어 속도가 덜 중요할 때 전력 소비를 최적화하는 효율적인 방법을 제공합니다. 평면 구조로 인해 FD-SOI는 FinFET보다 제조가 덜 복잡합니다.

유럽이 연구에만 투자하고 생산을 해외로 이전하던 시절은 지났다고 Breton은 말했습니다. CHIPS법은 반도체 가치 사슬 전체에 걸쳐 경쟁력 있는 유럽 산업 기반에 대한 자금 지원을 직접 제공하거나 자금 지원을 승인할 것입니다.

하지만 EU의 내부 시장과 산업 가치 사슬을 보호하려면 돈만 필요한 것이 아닙니다. "우리는 재정 지원을 제공할 수 있을 것이지만, 획기적인 기술이 필요합니다." 브르통은 말했습니다. "시장이 이미 존재하기 때문에 위험을 감수하도록 도울 것입니다. 대만과 미국에 맡길 수 없습니다."

우리는 순진해서는 안 됩니다. 정치와 산업 간의 어떠한 동맹도 결국에는 각 세력의 이익을 보호하고 가치 사슬을 움직이기 위한 권력 투쟁과 중재로 변질될 것입니다.

EU의 기술적 주권에 대한 추구는 고립주의, 보호주의 또는 자유 무역의 종식을 의미하지 않습니다. 그것은 같은 생각을 가진 국가 및 전략적 파트너와의 양자 협력을 더욱 촉진하는 것을 목표로 합니다. 또한 산업 정책을 이행하고, 충분한 산업 역량(예: 거대 공장)을 창출하고, 가치 사슬의 모든 단계에 투자하는 것을 목표로 합니다.

"우리의 사명은 여기(유럽)에서 모든 것을 하는 것이 아니라 전략적 자율성을 유지하는 것입니다." 브르통이 말했다. "프로젝트가 등장할 것입니다. 오늘날 우리는 유럽에서 파이프라인에 65개의 프로젝트를 가지고 있으며, 그 가치는 1,000억 유로가 넘습니다."

CHIPS 법의 일환으로 EU는 향후 7년 동안 유럽 칩 이니셔티브를 통해 110억 유로를 투자하여 최첨단 노드 크기 생산 공정을 산업화하기 위한 최소 3개의 파일럿 라인을 개발할 예정입니다. 첫 번째는 imec에서 5nm 미만의 게이트 랩 어라운드(GAA) 공정 기술 개발을 위한 것이고, 두 번째는 CEA-Leti에서 10nm 이하의 FD-SOI 공정 기술을 위한 것이고, 세 번째는 Fraunhofer 연구소에서 이기종 시스템 통합을 위한 것입니다.

많은 사람들은 CHIPS법을 사용하여 글로벌 반도체 산업에서 혁신을 이루려면 EU가 반드시 칩 제조가 아닌 첨단 칩 설계의 리더가 되기 위해 노력해야 한다고 생각합니다. 브르타뉴는 그들 중 하나가 아닙니다.

"분명히 말씀드리겠습니다. 팹 없이는 산업 정책이 있을 수 없습니다."라고 그는 말했습니다. "팹이 없는 회사라는 신화는 결코 통하지 않았고, 현대 세계에서는 확실히 통하지 않습니다. 우리는 파트너들과 계속 협력하면서 이러한 재산업화를 지지합니다."

구체적인 문제에 대한 의견 차이가 있을 수 있지만, 공통 분모는 항상 EU의 공동 이익을 수호하는 것입니다. "유럽은 자신의 운명에 대한 통제권을 되찾아야 합니다." 브르통은 결론지었습니다.