IEDM 2024에서 미래 공정을 위한 혁신적인 트랜지스터 및 패키징 기술 발표

인텔 파운드리가 감극성 루테늄(subtractive Ruthenium)을 활용해 칩 내 상호 연결(interconnection)을 개선하여 정전 용량(capacitance)을 최대 25%까지 향상시킬 수 있는 신소재 기술을 선보였다.

인텔 파운드리는 IEEE 국제전자소자학회(IEDM) 2024에서, 반도체 산업을 향후 10년 넘게 발전시키는 데 기여할 새로운 혁신 기술을 공개했다.
 
또한 인텔 파운드리는 최초로 초고속 칩 간(chip-to-chip) 어셈블리 공정을 가능하게 하는 고급 패키징을 위한 이기종 통합 솔루션을 활용해 처리량(쓰루풋)을 100배 향상시켰다고 발표했다. 이와 함께, 인텔 파운드리는 GAA(gate-all-around) 스케일링을 더욱 촉진하기 위해 실리콘 리본펫 금속 산화물 반도체(RibbonFET CMOS)와 스케일링된 2D 펫(FET)를 위한 게이트 산화물 모듈을 사용하여 디바이스 성능을 개선하는 작업을 시연했다.
  
업계에서 2030년까지 1조 개의 트랜지스터를 칩에 탑재하는 것을 목표로 하고 있는 가운데, 트랜지스터 및 인터커넥트 확장의 획기적인 발전과 미래 첨단 패키징 기능은 AI와 같이 더 나은 전력 효율성과 고성능, 비용 효율성이 필요한 컴퓨팅 애플리케이션에 대한 폭증하는 요구를 충족시키는데 필수적이다.

또한 업계는 상호 연결 혼잡을 줄이고 지속적인 확장을 위해 인텔 파운드리의 파워비아(PowerVia) 후면 전력 공급을 강화하기 위해 새로운 소재 형태의 추가 지원을 필요로 하며, 이는 무어의 법칙을 지속하고 반도체를 새로운 AI 시대로 이끄는 데 필수적이다.

인텔 파운드리는 미래 노드를 위한 상호 연결 확장을 위해 구리 트랜지스터의 예상되는 한계를 해결하고, 기존 어셈블리 기술을 개선하며, GAA 확장 및 그 이상을 위한 트랜지스터 로드맵을 지속적으로 정의하고 구체화하는 여러 대안을 제안했다.

인텔 파운드리는 또한 실리콘보다 더 높은 성능을 제공하고, 더 높은 전압과 온도를 견딜 수 있는 전력 및 무선 주파수(RF) 전자 장비을 위한 새로운 기술인 업계 최초의 300밀리미터(mm) 질화 갈륨(GaN) 기술을 통해 연구를 지속적으로 발전시켰다.

이는 업계 최초의 고성능 스케일링된 강화-모드 GaN MOSHEMT(금속 산화물 반도체 고전자 이동도 트랜지스터)로, 300밀리미터(mm) GaN-on-TRSOI(“trap-rich” silicon-on-insulator) 기판에서 제작되었다. GaN-on-TRSOI와 같은 첨단 엔지니어링 기판은 신호 손실을 줄이고 신호 선형성을 개선하며, 백사이드 기판 처리를 통해 첨단 통합 체계를 구현함으로써 RF 및 전력 전자 장비와 같은 애플리케이션에서 더 나은 성능을 발휘할 수 있다.

인텔 파운드리는 1조 트랜지스터 시대를 위한 지속적인 트랜지스터 스케일링을 위해 중요하고 혁신적인 혁신을 개발하기 위한 CTA(call to action)를 공유했다. 또한, 초저전압(300밀리볼트 미만) 작동이 가능한 트랜지스터 개발이 증가하는 열 병목 현상을 해결하고 에너지 소비와 발열을 획기적으로 개선하는데 어떻게 기여하는지도 설명했다.