맨위로가기

45 nm 공정

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

45 nm 공정은 반도체 제조 기술의 한 종류로, 2007년을 기준으로 인텔을 비롯한 여러 기업에서 high-κ 유전체 및 금속 게이트 기술을 도입하여 누설 전류를 줄이는 데 기여했다. 이 공정은 45 nm SRAM 셀 개발 경쟁을 거쳐, 마쓰시타, 인텔, AMD 등에서 프로세서 및 시스템 온 칩(SoC) IC 등의 상용 제품에 적용되었다. 인텔은 45 nm 공정의 특징으로 160 nm 게이트 피치, 35 nm 게이트 길이 등을 발표했으며, 2010년에는 Xbox 360 S와 플레이스테이션 3 슬림 모델에도 적용되었다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 국제 반도체 기술 로드맵 리소그래피 노드 - 22 nm 공정
    22nm 공정은 2000년대 후반부터 개발된 반도체 제조 기술로, 주요 반도체 기업들이 관련 기술을 개발하고 제품을 출시했으며, 하이-K 유전체, 금속 게이트, 다중 패터닝 등의 기술 혁신을 통해 한국 반도체 산업의 경쟁력 강화에 기여했다.
  • 국제 반도체 기술 로드맵 리소그래피 노드 - 65 nm 공정
    65 nm 공정은 반도체 제조 기술로 트랜지스터의 게이트 길이를 65 나노미터 수준으로 미세화한 기술이며, 광학 리소그래피와 이미징 기술을 사용해 회로를 형성하고, 고성능 또는 저전력에 초점을 맞춘 다양한 공정 버전으로 여러 프로세서 생산에 적용되었다.
45 nm 공정
45 nm 공정
45nm 트랜지스터 단면
45nm 트랜지스터 단면
기술 세대
기술 세대45 nm
이전65 nm
다음32 nm
도입 시기
도입 시기2007년

2. High-κ 유전체 및 기술 발전

반도체 제조업체들은 초기에 누설 전류 밀도를 줄이기 위해 게이트 스택에 새로운 high-κ 물질을 도입하는 것에 대해 우려를 표명했다. 그러나 2007년 기준으로 IBM과 인텔 모두 고유전율 물질 및 금속 게이트 솔루션을 발표했으며, 인텔은 이를 트랜지스터 설계의 근본적인 변화로 간주했다.[1] NEC도 고유전율 물질을 생산에 투입했다.

2. 1. 기술 시연


  • 2004년, TSMC는 0.296제곱마이크로미터의 45nm SRAM 셀을 시연했다.[2]
  • 2006년 1월, 인텔은 0.346제곱마이크로미터의 45nm 노드 SRAM 셀을 시연했다.
  • 2006년 4월, AMD는 0.370제곱마이크로미터의 45nm SRAM 셀을 시연했다.
  • 2006년 6월, 텍사스 인스트루먼트는 액침 리소그래피의 도움을 받아 0.24제곱마이크로미터의 45nm SRAM 셀을 처음 선보였다.
  • 2006년 11월, UMC는 액침 리소그래피와 저유전율 유전체를 사용하여 0.25제곱마이크로미터 미만의 셀 크기를 가진 45nm SRAM 칩을 개발했다고 발표했다.

3. 상용화 및 주요 적용 제품

마쓰시타는 2007년 6월에 45nm 공정 기술을 기반으로 디지털 소비자 장비용 시스템 온 칩 (SoC) IC의 대량 생산을 시작했으며, 같은 해 10월에 45nm 유니피어를 출시했다.[12]

2010년에는 Xbox 360 S에 45nm 공정의 제논 프로세서가 탑재되었고,[6] 플레이스테이션 3 슬림 모델은 45nm 공정의 Cell Broadband Engine을 도입했다.[7]

이 외에도 삼성 S5PC110 (허밍버드), 텍사스 인스트루먼트 OMAP 36xx, IBM POWER7, IBM z196, Wii U의 에스프레소 CPU 등이 45nm 공정으로 제조되었다.

3. 1. 인텔

인텔은 2007년 11월에 첫 번째 45nm 프로세서인 제온 5400 시리즈를 출시했다.[4] 인텔 개발자 포럼에서 2007년 4월 Penryn에 대한 많은 세부 사항이 공개되었다. 후속 제품은 네할렘이라고 불린다. 중요한 발전으로는 새로운 명령어(SSE4 포함, Penryn New Instructions라고도 함) 및 새로운 제조 재료(가장 중요한 것은 하프늄 기반 유전체)의 추가가 있다. 인텔의 45nm 공정은 제곱 밀리미터당 333만 개의 트랜지스터(MTr/mm2)의 트랜지스터 밀도를 가진다.[5]

45nm 공정을 사용한 인텔 제품은 다음과 같다.

3. 2. AMD

AMD는 2008년 말에 45nm 공정 기술을 사용하여 Sempron II, Athlon II, Turion II, Phenom II (일반적으로 성능 순으로 증가) 및 상하이 Opteron 프로세서를 출시했다.[4]

  • AMD 투반(페넘 II), 칼리스토, 헤카, 프로푸스, 데네브, 조스마(페넘 II), 상하이(옵테론) 쿼드 코어 프로세서, 레고르(애슬론 II) 듀얼 코어 프로세서, 카스피안(투리온 II) 모바일 듀얼 코어 프로세서가 45nm 공정으로 제작되었다.[https://www.amd.com/us-en/0,,3715_15503,00.html?redir=45nm01]

3. 3. 기타

4. 인텔 45nm 공정의 특징 (2007 IEDM 발표)

2007년 IEDM에서 발표된 인텔의 45 nm 공정의 주요 특징은 다음과 같다.


  • 160 nm 게이트 피치 (65 nm 세대의 73%)
  • 200 nm 절연 피치 (65 nm 세대의 91%), 트랜지스터 사이의 절연 거리 축소 둔화
  • 더미 구리 금속 및 더미 게이트 광범위한 사용[8]
  • 35 nm 게이트 길이 (65 nm 세대와 동일)
  • 1 nm 등가 산화막 두께, 0.7 nm 전이층 포함
  • 더미 폴리실리콘 및 다마신 금속 게이트를 사용한 게이트-후(Gate-last) 공정
  • 두 번째 포토레지스트 코팅을 사용하여 게이트 끝 부분 정사각형화[9]
  • 9개의 탄소 도핑 산화물 층과 구리 상호 연결, 마지막 층은 두꺼운 "재분배" 층임
  • 국소 상호 연결을 위해 원보다 직사각형에 가까운 모양의 접점
  • 무연 패키징
  • 1.36 mA/μm nFET 구동 전류
  • 1.07 mA/μm pFET 구동 전류 (65 nm 세대보다 51% 빠름, 임베디드 SiGe 스트레서에서 Ge 함량이 23%에서 30%로 증가하여 홀 이동도가 더 높음)


이 공정에서는 침수 리소그래피가 사용되지 않아 리소그래피 패터닝이 더 어렵다. 따라서 라인 절단 이중 패터닝 방법이 명시적으로 사용되었다. 또한 게이트 누설 문제를 해결하기 위해 high-κ 유전체 유전체가 처음으로 사용되었다.[1] 32 nm 노드부터는 인텔에서 침수 리소그래피가 사용되기 시작했다.

2008년 Chipworks의 역설계[10]에 따르면, 트렌치 접점은 국소 상호 연결 역할을 하는 텅스텐의 "Metal-0" 층으로 형성되었다. 대부분의 트렌치 접점은 확산을 덮는 게이트에 평행하게 배치된 짧은 선이었고, 게이트 접점은 게이트에 수직으로 배치된 훨씬 더 짧은 선이었다.

네할렘과 아톰 마이크로프로세서는 전압 스케일링을 더 잘 수용하기 위해 기존 6개 대신 8개의 트랜지스터를 포함하는 SRAM 셀을 사용했다.[11] 이로 인해 면적이 30% 이상 증가했다.

참조

[1] 웹사이트 IEEE Spectrum: The High-k Solution https://web.archive.[...] 2007-10-25
[2] 웹사이트 40nm Technology https://www.tsmc.com[...] TSMC 2019-06-30
[3] 웹사이트 History https://www.samsung.[...] Samsung 2019-06-19
[4] 웹사이트 Report on Penryn Series Improvements. http://www.intel.com[...] Intel 2006-10
[5] 웹사이트 Intel's 10nm Cannon Lake and Core i3-8121U Deep Dive Review https://www.anandtec[...]
[6] 웹사이트 New Xbox 360 gets official at $299, shipping today, looks angular and ominous (video hands-on!) https://www.engadget[...] AOL Engadget 2010-06-14
[7] 웹사이트 Sony answers our questions about the new PlayStation 3 https://arstechnica.[...] Ars Technica 2009-08-18
[8] 웹사이트 Intel Pushes Lithography Limits, Part II https://archive.toda[...]
[9] 웹사이트 Intel 45 nm process at IEDM https://web.archive.[...] 2008-09-02
[10] 웹사이트 analysis https://web.archive.[...] 2008-03-15
[11] 웹사이트 8T SRAM used for Nehalem and Atom http://www.anandtech[...]
[12] 뉴스 Panasonic starts to sell a New-generation UniPhier System LSI http://panasonic.co.[...] Panasonic 2019-07-02


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com